Large-Area MPPC with Enhanced VUV Sensitivity for Liquid Xenon Scintillation Detector
为MEG II实验的液氙闪烁探测器研制了一种对真空紫外光敏感的大面积多像素光子计数器。该探测器设计用于探测来自轻子味违反衰变$μ^+ \to \mathrm{e}^+ γ$的52.8MeV光子，并基于具有高颗粒闪烁读出的$900\,\ell$探测器，由4092个VUV-MPPC组成，每个VUV-MPPC的有效面积为$139\,\mathrm{mm}^2$，总共为$0.57\,\mathrm{m}^2$。VUV-MPPC在真空紫外波段对闪烁光的探测效率高达21%，具有较高的增益，较低的光串扰和后脉冲，较低的暗计数率和较好的单光电子分辨率。VUV-MPPC的大有源区是通过串联四个独立的小VUV-MPPC芯片形成的，以避免传感器电容的增加，从而具有短的脉冲衰减时间，这对于高速率实验至关重要。在安装到检测器之前，还在室温下对为LIPE检测器生产的4180 VUV-MPPC进行了性能测试，发现所有VUV-MPPC都能正常工作，只有少数例外。详细介绍了VUV-MPPC的设计和性能，以及在室温下的性能测试结果。
2019-02-05 hep-ex physics.ins-det
Measurements of wavelength-dependent double photoelectron emission from single photons in VUV-sensitive photomultiplier tubes
测量了滨松R8778、R8520和R11410真空紫外敏感光电倍增管的双光电子发射（DPE）概率随波长的变化。在DPE中，单个光子撞击PMT光电阴极并产生两个光电子而不是单个光电子。发现导致DPE发射的检测光子的分数是入射光子波长的函数，并且在低于$\sim$ 250 nm时表现出自身。对于波长为175 nm的氙闪烁，根据管和测量方法测得的DPE概率为18- 24%。这种依赖于波长的单光子响应对当前和未来的液体氙探测器（如LUX，LZ，XENON 100/1 T，Panda-X和XMASS）的能量校准和光子计数具有影响。
2015-09-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Characterisation of Silicon Photomultipliers for Liquid Xenon Detectors
硅光电倍增器（SiPMs）被认为是一种固态传感器，在使用液体氙（LXe）作为辐射检测介质的实验中可替代光电倍增管。其主要要求是对来自LIGHTE的178 $\,$ nm的真空紫外闪烁光进行单光子探测，具有高分辨率和高探测效率以及低噪声率。对暗物质和双β衰变研究的进一步要求是所有成分的放射性水平都要超低，包括基底和冷电子器件。在这里，我们描述了我们在氮气中在110-300 $\,$ K温度范围内对Hamamatsu 6 $\times$ 6 $\,$ mm $^2$ SiPM的表征，以及在172 $\,$ K和185 $\,$ K的冷氮气中的长期测量。在我们介绍了实验装置，数据采集方案和分析方法之后，我们展示了单光子响应，增益与偏置电压的关系，以及暗噪声和相关噪声率。我们证明了在低温下的长期稳定性，并得出结论，SiPM阵列是有前途的候选人，在液体氙探测器的光电传感器阵列。此外，我们研究了放射性的原料SiPM材料与γ谱仪和电感耦合等离子体质谱仪，并得出结论，SiPM是适合用于低本底实验。
2018-10-21 physics.ins-det
An optical cryostat for automated testing of silicon photomultipliers with vacuum-ultraviolet light
Yale University（耶鲁大学）；McGill University（麦吉尔大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；TRIUMF（特利姆夫实验室）；McMaster University（麦克马斯特大学）；University of Toronto（多伦多大学）
本文设计了一种用于VUV光测试SiPM的光学低温恒温器，具备高温度稳定性和VUV透明视窗，并通过IV测量和光电探测效率测量验证了其性能。
2026-09-15 physics.ins-det
On the operation of a Micropattern Gaseous UV-Photomultiplier in Liquid-Xenon
本文介绍了一种通过氟化镁窗口耦合到液氙闪烁体的紫外敏感气体光电倍增管（GPM）的工作结果。它由一个反射CsI光电阴极沉积在一个厚气体电子倍增器（THGEM）的顶部;进一步的倍增阶段是第二个THGEM或一个并行电离倍增器（PIM），然后是一个MICROMEsh Gaseous结构（MICROMEGAS）。GPM在气流模式下使用不可冷凝的气体混合物操作。在Ne/CH 4（95：5）、Ne/CF 4（95：5）和Ne/CH 4/CF 4（90：5：5）中，用173 K的软X射线，用CsI涂层的双THGEM探测器测得增益为10^4。本文首次用双THGEM GPM（He/CH_4（92.5：7.5））和三结构THGEM/PIM/MICROMEGAS GPM（Ne/CH_4（90：10））测量了α粒子在液态氙中引起的闪烁信号。
2011-01-20 physics.ins-det
Measurement of the Quantum Efficiency of Electrode Materials for VUV Photons in Liquid Xenon
Kobayashi-Maskawa Institute for the Origin of Particles and the Universe, Nagoya University（名古屋大学小林-益川粒子宇宙起源研究所）；Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University（名古屋大学地球宇宙环境研究所）
本研究测量了液氙中多种电极材料对VUV光子的量子效率，发现涂有MgF$_{2}$的Al量子效率最低，比SUS304低4.4倍，有助于降低光电效应背景，提升轻暗物质搜索灵敏度。
2025-11-05 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the Quantum Efficiency of Hamamatsu R8520 Photomultipliers at Liquid Xenon Temperature
真空紫外光敏感的光电倍增管直接耦合到液体氙被用来有效地检测178 nm闪烁光在各种液体氙基粒子探测器。需要对这些光电倍增管在低温条件下的性能有很好的了解，以正确表征这些探测器。在这里，我们报告测量的量子效率的滨松R8520光电倍增管，用于氙暗物质实验。在室温下的量子效率测量值与Hamamatsu提供的值一致。在低温下，在160 K和170 K之间，量子效率相对于室温值增加$\sim5-11$ %。
2012-07-23 astro-ph.IM physics.ins-det
First results of a large-area cryogenic gaseous photomultiplier coupled to a dual-phase liquid xenon TPC
我们讨论了低温气体光电倍增管（GPM）的发展的最新进展，可能用于暗物质和其他稀有事件的搜索使用贵液体目标。我们目前的结果，从10厘米直径的GPM耦合到双相液体氙（LPERS）TPC，证明-第一次-的可行性，记录主要（“S1”）和次要（“S2”）的闪烁信号。该探测器包括三重厚气体电子倍增器（THGEM）结构，第一个元件上有碘化铯光电阴极;它被证明在180 K下稳定工作，增益超过10^5，即使在存在包含数千个光电子的大α粒子诱导的S2信号的情况下也能提供高的单光子探测效率。以1.2 ns（RMS）的时间分辨率记录S1闪烁信号。5.5 MeV α粒子的S2电致发光的能量分辨率（σ/E）为~ 9%，这与在具有PMT的XENON 100 TPC中获得的能量分辨率相当。结果进行了讨论的背景下，潜在的GPM部署在未来的多吨贵液探测器。
2015-08-03 physics.ins-det
Performance of the Hamamatsu R11410 Photomultiplier Tube in cryogenic Xenon Environments
滨松R11410光电倍增管是一个直径为3”的管，具有非常低的固有放射性，是一个有趣的光传感器候选者，用于未来使用液体氙（LXe）作为直接暗物质搜索的目标的实验。我们对R11410进行了几次实验，目的是测试其在类似于暗物质探测器设置的环境中的性能。特别是，我们研究了它的长期行为和稳定性，在不同的电场配置及其响应。
2013-04-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Pulse shape study of the fast scintillation light emitted from xenon-doped liquid argon using silicon photomultipliers
掺氙液氩已被提出作为闪烁探测器中纯液氩的良好替代物。在这项研究中，我们报告的时间分布的氙掺杂液氩发射的闪烁光的测量与摩尔浓度高达1600 ppm。一个紧凑的设置已经开发了这项研究，与硅光电倍增器（SiPM）作为光传感器和$^{210}\mathrm{Po}$和$^{90}\mathrm{Sr}$作为闪烁源。一个有效的模型的基础上的灭磁过程已被开发来描述的数据。结果表明，氙掺杂的液态氩是一种良好的快速闪烁体，可以用来代替四苯基丁二烯（TPB）的方式，保留其通过脉冲形状鉴别（PSD）的粒子识别的能力。
2021-02-22 hep-ex physics.ins-det
Fast-neutron and gamma-ray imaging with a capillary liquid xenon converter coupled to a gaseous photomultiplier
伽马射线和快中子成像是用一种新型的液体氙（LXe）闪烁探测器进行的，该探测器由气体光电倍增管（GPM）读出。直径为100 mm的探测器原型包括一个毛细管填充的激光转换器/闪烁体，耦合到一个三重THGEM成像GPM，其第一个电极涂有CsI紫外光电阴极，在Ne/5%CH4低温下工作。在2D中的辐射定位来自于在GPM的分段阳极上测量的微膨胀诱导的光电子雪崩。从Pb边缘吸收体的辐照出发，导出了AmBe中子源产生的Co-60 γ射线和快中子/γ射线混合场的定域特性。Co-60和AmBe源的空间分辨率分别达到12+/-2 mm和10+/-2 mm（FWHM）。实验结果与GEANT 4模拟结果吻合较好。计算的最终预期分辨率为我们的应用相关的4.4和15.1 MeV的伽马射线和1-15 MeV的中子分别为2-4 mm和~2 mm（FWHM）。这些结果表明，潜在的适用性的新探测器的概念，快速中子共振射线照相（FNRR）和双离散能量伽马射线照相（DDEGR）的大型物体。
2017-07-15 physics.ins-det
VUV-sensitive Silicon Photomultipliers for Xenon Scintillation Light Detection in nEXO
未来的吨级液化惰性气体探测器依赖于真空紫外波段的高效光探测。在过去的几年里，硅光电倍增器（SiPM）已经成为标准光电倍增管或大面积雪崩光电二极管的有效替代品。下一代双β衰变实验，nEXO，有一个5吨的液体氙时间投影室，将使用SiPM探测$178\,\text{nm}$氙闪烁光，以实现$σ/ Q_{ββ} = 1\, \%$的能量分辨率。本文介绍了最近的测量VUV-HD代SiPM从布鲁诺凯斯勒基金会在两个互补的设置。它包括测量的光子探测效率与气态氙闪烁光在真空设置和黑暗的测量在干燥的氮气设置。我们报告了与上一代设备相比，$175\,\text{nm}$的光子检测效率有所提高，这将满足nEXO的标准。此外，我们提出了投影nEXO探测器的光收集和能量分辨率，可以通过使用这些SiPM实现。
2019-03-13 physics.ins-det
VUV Reflectance Measurements for Materials Relevant to Argon and Xenon Experiments
Universiteit van Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Nikhef National Institute of Subatomic Physics（NIKHEF国家亚原子物理研究所）；Instituto de Física Corpuscular, CSIC and Universitat de València（瓦伦西亚大学与西班牙高等科学研究委员会粒子物理研究所）
本研究开发了一种在氩气环境中测量探测器材料反射率的系统，验证了铝和不锈钢在紫外和真空紫外范围的反射率，为下一代实验提供关键数据。
2026-04-02 hep-ex physics.ins-det
Performance of Hamamatsu VUV4 SiPMs for detecting liquid argon scintillation
光信号的检测对于广泛的粒子探测器是至关重要的。特别是，真空紫外（VUV）光的有效检测将为目前正在开发的一些新型探测器提供新的机会，但在技术上具有挑战性。在这篇文章中，我们表征了滨松VUV 4硅光电倍增器（SiPMs）的性能，用于检测无波长漂移的真空紫外氩闪烁光。使用定制的低温放大器设计，我们操作两个模型的VUV4 SiPM内的液氩和彻底检查其直接灵敏度液氩闪烁。除了描述它们的低温性能，我们测量了光子探测效率的$14.7^{+1.1}_{-2.4}$ %和$17.2^{+1.6}_{-3.0}$ %在128 nm的这两个VUV 4模型在4 V的过电压操作，与主要的不确定性所产生的SiPM反射率的VUV光。
2022-05-16 physics.ins-det
Response of photomultiplier tubes to xenon scintillation light
本文用中心波长在175 nm附近的氙闪烁光对35个滨松R11410-22光电倍增管进行了精密定标。这种特殊的PMT变体是专门为LUX-ZEPLIN（LZ）暗物质实验开发的。使用与真空低温恒温器耦合的室温氙闪烁池来研究室温和低温下的全面PMT响应$\textrm{($ \sim $ -100$ ^ \circ $C)}$，特别是确定LZ操作条件下的量子效率（QE）和双光电子发射（DPE）概率。对于在室温下平均QE为$\textrm{(32.4$ \pm $2.9)%}$的样品，我们发现冷却后$\textrm{(17.9$ \pm $5.2)%}$的相对改善（其中不确定度值是指样品标准偏差）。在低温下，响应单个真空紫外（VUV）光子的平均DPE概率为$\textrm{(22.6$ \pm $2.0)%}$;在此首次测量的相对于室温的DPE增加为$\textrm{(12.2$ \pm $3.9)%}$。还观察到小的三重光电子发射概率$\textrm{($ \sim $0.6%)}$的证据。在这些参数和制造商测量的QE之间建立了有用的相关性。还测量了一个ETEL D 730/9829 QB的单VUV光子响应，这是一个在ZEPLIN-III实验中使用的具有更标准的双碱光电阴极的PMT，我们获得了$\textrm{(9.1$ \pm $0.1)%}$的冷DPE部分。因此，我们确认，这种效果并不…
2018-04-13 physics.ins-det
Detection of liquid xenon scintillation light with a Silicon Photomultiplier
研究了用硅光电倍增器探测液体氙闪烁光的可行性。SiPM在小体积的纯锂中操作，在-95摄氏度下，用内部Am-241 α源照射。在此温度下，SiPM的增益估计为1.8 × 10^6，偏置电压为52 V。基于设置的几何形状，SiPM的量子效率估计为22%，波长为178 nm。SiPM的低过量噪声因子、高单光电子探测效率和低偏置电压使它们成为液体氙探测器的光电倍增管（PMT）的有吸引力的替代UV光子探测设备，特别是对于需要非常低的能量探测阈值的实验，例如中性伴子暗物质搜索。
2005-01-26 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
Spectroscopy of VUV luminescence in dual-phase xenon detectors
Imperial College London（帝国理工学院）
研究双相氙探测器中液相单重态和三重态发射及气体电致发光的光谱特性，为暗物质探测提供关键数据。
2025-12-24 hep-ex physics.ins-det
Liquid xenon in nuclear medicine: state-of-the-art and the PETALO approach
液体氙具有几个有吸引力的特性，这使得它适合于应用于核医学，例如高闪烁产额和快闪烁衰减时间，优于目前使用的晶体。自90年代以来，已经进行了几次尝试来构建基于液体氙的正电子发射断层成像扫描仪，其可以分为两种不同的方法：一方面，检测TPC中的电离电荷，另一方面，用光电倍增管检测闪烁光。PETALO（Positron Emission Tof Apparatus with Liquid XenOn）是一种将液体氙光电池和硅光电倍增器结合起来的新型读出装置。第一次蒙特卡洛调查指出，这项技术将提供一个很好的固有的时间分辨率，这使得有可能测量飞行时间与高效率。此外，液体氙对UV和蓝色波长的透明性打开了利用闪烁和切伦科夫光用于高灵敏度TOF-PET的可能性。
2017-12-15 physics.ins-det
Evaluation of Coincidence Time Resolution in a liquid xenon detector with silicon photomultipliers
本研究探索在PET中结合液氙与硅光电倍增管以增强飞行时间分辨率，通过优化原型实现281 ps FWHM的符合时间分辨率，证明液氙可作为传统闪烁体的可行替代方案。
2025-06-27 physics.ins-det physics.med-ph
Transmission of xenon scintillation light through PTFE
聚四氟乙烯（PTFE），也称为特氟龙，是一种常见的材料，用于建设液体氙探测器，由于其高反射率的真空紫外闪烁光的氙。我们目前的传输测量PTFE的氙闪烁光的峰值发射波长为175 nm。不同厚度的PTFE盘以两种设置安装在光电传感器的前面。一个充满气态氙，另一个充满液态氙。在室温下用气态氙装置进行的测量产生$λ= \bigl(350{{}^{+60}_{~-0}}{}\,{\mathrm{(sys)}}\,\pm\, 50\,{\mathrm{(stat)}}\bigr)\,\mathrm{μm}$的透射系数。这被认为是在协议中使用液体氙装置所作的观察。
2020-07-21 physics.ins-det
Characterization of the Hamamatsu R12699-406-M4 Photomultiplier Tube in Cold Xenon Environments
Nikhef and the University of Amsterdam（荷兰核子物理研究所与阿姆斯特丹大学）
Hamamatsu R12699-406-M4光电倍增管在低温氙环境中表现出高增益和低暗计数率，适用于暗物质探测实验。
2025-12-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Test of SensL SiPM coated with NOL-1 wavelength shifter in liquid xenon
已在液体氙中测试了涂覆有NOL-1波长移位器的SensL MicroFC-SMT-60035 6x6 mm $^2$硅光电倍增器，以检测175 nm闪烁光。为了比较，在相同条件下测试Hamamatsu真空紫外线敏感MPPC VUV 3 3 × 3 mm $^2$。相应地，获得了$13.1 \pm 2.5$ %和$6.0 \pm 1.0$ %的光电探测效率。
2017-05-03 physics.ins-det
Measurement of the absolute Quantum Efficiency of Hamamatsu model R11410-10 photomultiplier tubes at low temperatures down to liquid xenon boiling point
我们报告的绝对量子效率（QE）的测量滨松模型R11410-10光电倍增管专门设计用于低本底液体氙探测器。在低至-110 $^0$ C的低温下，在154.5 nm至400 nm的光谱范围内测量了五种PMT的QE。结果表明，在PMT从室温冷却到-110 $^0$ C（液体氙探测器中的典型PMT操作温度）期间，绝对QE在175 nm处增加1.1 - 1.15倍。相对于温度的QE生长速率是波长依赖性的，在约165 nm处达到峰值，对应于约-0.07%QE/ $^{0}C$的最快生长，在约200 nm处达到峰值，对应于低于-0.01%QE/ $^{0}C$的最慢生长。详细描述了一种用于低温下PMT量子效率测量的专用装置和方法。
2014-10-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of low-background photomultiplier tubes for liquid xenon detectors
我们成功地研制了一种新的光电倍增管（PMT）与3英寸直径，凸形光电阴极，R13111。其突出特点是性能好、放射性超低。凸形光电阴极实现了大的光子接收和良好的时间分辨率。通过三个因素实现了低放射性：（1）玻璃材料是使用低放射性污染材料合成的;（2）光电阴极是用$^{39}$富钾生产的;（3）真空密封使用最纯的铝材料。因此，每个R13111 PMT仅含有约0.4 mBq的$^{226}$ Ra、小于2 mBq的$^{238}$ U、0.3 mBq的$^{228}$ Ra、2 mBq的$^{40}$ K和0.2 mBq的$^{60}$ Co。我们还检查并解决了在几个旧型号中观察到的氢气进入PMT的固有泄漏。因此，我们成功地开发出一种PMT，具有低背景，大角度接受高收集效率，良好的定时分辨率，和长期稳定的操作。这些特征对于寻找标准模型之外的罕见事件的实验是非常理想的，例如暗物质粒子相互作用和无中微子双β衰变事件。
2020-08-18 physics.ins-det
On the Evaluation of Silicon Photomultipliers for Use as Photosensors in Liquid Xenon Detectors
硅光电倍增器（SiPM）是传统光电倍增管（PMT）的潜在固态替代品，用于单光子检测。在本文中，我们报告评估SensL MicroFC-10035-SMT SiPM作为PMT替代品的适用性。该器件在液氙探测器中成功工作，表明SiPM可作为光传感器应用于贵元素时间投影室。还将器件冷却至170 K以观察暗计数对温度的依赖性。观察到暗计数率、增益或光子检测效率与施加的3.2 kV/cm电场的方向无关。
2018-04-03 hep-ex physics.ins-det
Progress in characterization of the Photomultiplier Tubes for XENON1T Dark Matter Experiment
本文报道了用于XENON 1 T暗物质实验的滨松R11410-21型光电倍增管的特性研究进展。PMT的绝对量子效率（QE）在低至-110 $^0$ C（液体氙检测器中PMT的典型工作温度）的低温下在154.5 nm至400 nm的光谱范围内测量。在-110 $^0$ C下，与在室温下测量的相比，在175 nm下的绝对QE增加了10- 15%。一种新型的低功耗、低放射性的光电倍增管分压器正在研制中。测量结果表明，具有当前版本的分压器的PMT在200 Hz的速率下表现出低至5 $\cdot$ × 10 $^4$光电子的线性响应（在5%以内）。PMT和PMT分压器材料引起的放射性污染满足XENON 1 T探测器的要求，即探测器中的总放射性污染不超过0.5 evts/年/1吨。从制造商收到的大多数光电倍增管显示出超过30%的高量子效率。在大规模生产测试中，在室温下的测量结果显示，所有的光电倍增管都有清晰的单光电子峰。最佳的操作条件被发现在增益为2 $\cdot$ 10 $^6$。在-100 $^0$ C的温度下也证明了大多数光电倍增管的操作稳定性。建立了一个专用的设置，用于使用XENON 1 T信号读出组件（包括分压器、电缆和馈电线）在液体氙气中测试PMT。在液体氙中测试的PMT表现出超过5个月的稳定运行。
2015-02-03 astro-ph.IM physics.ins-det
Characterization of the Hamamatsu R11410-10 3-Inch Photomultiplier Tube for Liquid Xenon Dark Matter Direct Detection Experiments
为了满足基于双相TPC的下一代暗物质探测器的要求，滨松与加州大学洛杉矶分校密切合作，开发了R11410-10光电倍增管。在这项工作中，我们提出了在该设备上进行的详细测试。高QE（>30%）伴随着低暗计数率（0.3 PE时为50 Hz）和高增益（10^7）以及良好的单PE分辨率。一项全面的筛查测量活动正在进行中，而制造商报价的放射性为20 mBq/PMT。这些特性表明R11410-10特别适用于即将推出的零背景液体氙探测器。
2012-08-23 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Cryogenic Gaseous Photomultiplier for Position Reconstruction of Liquid Argon Scintillation Light
这里提出的是第一次测试的气体光电倍增管的基础上级联的厚GEM结构的伽玛射线的位置重建在液体氩。该探测器具有对VUV光透明的MgF $_2$窗口和沉积在第一THGEM上的CsI光电阴极。在稳定的操作设置下测量每个光电子的$8\cdot10^{5}$增益和$\sim100\%$光电子收集效率。在100 kHz读出速率下，探测器的位置分辨能力优异（优于100 $μ$ m），在室温下被证明。通过将探测器浸没在液氮中，在低温下成功地进行了探测器和密封件的结构完整性测试，为今后在惰性液体中的操作测试奠定了良好的基础。
2015-02-02 physics.ins-det
NEXT-CRAB-0: A High Pressure Gaseous Xenon Time Projection Chamber with a Direct VUV Camera Based Readout
本文提出NEXT-CRAB-0探测器原型，利用VUV图像增强相机读出气氙TPC中的电致发光事件拓扑，实现了大面积径迹平面的可扩展读出，为无中微子双β衰变寻找提供了一种新型可扩展的拓扑成像方法。
2023-08-03 physics.ins-det
Hybrid Multi Micropattern Gaseous Photomultiplier for detection of liquid-xenon scintillation
在功能核医学成像和直接暗物质探测等领域，气体光电倍增管（GPM）是一种非常有前途的真空光电倍增管替代品，特别适用于大尺寸贵液探测器。我们提出了最近的表征结果的混合GPM由三个微图案气体结构;厚气体电子倍增器（THGEM），并行电离倍增器（PIM）和MICROMesh气体结构（MICROMEGAS），在Ne/CF 4（90：10）操作。在室温和液态氙（T = 171 K）的温度下，在1100 mbar下，用5.9 keV的X射线，在这种混合物中记录到接近10^7的增益值。根据闪烁探测的结果进行了讨论。虽然本倍增器的研究没有光电阴极，从碘化铯紫外光电阴极的光提取的互补结果在Ne/CH 4（95：5）和CH 4在低温条件下。
2011-10-27 nucl-ex physics.ins-det
MPGDs in Compton imaging with liquid-xenon
辐射与液体氙的相互作用，诱导闪烁和电离信号，是特别感兴趣的康普顿序列重建。我们报告的发展和最近的结果，液体氙时间投影室，致力于一种新的核成像技术命名为“3伽玛成像”。在第一个原型中，闪烁被真空光电倍增管检测到，电荷被MICROMEGAS结构收集;两者都完全浸没在液体氙中。鉴于最后的大面积探测器，并与最大限度地减少死区的目的，我们正在研究一种气体光电倍增管记录的紫外闪烁光子。原型的概念，以及在液体氙的初步结果。我们还提出了软X射线测试结果的气体光电倍增管的原型制成的双厚气体电子倍增管（THGEM）在正常的温度和压力条件下。
2009-09-17 physics.ins-det physics.med-ph
The first dual-phase xenon TPC equipped with silicon photomultipliers and characterisation with $^{37}$Ar
第一次，一个小型的双相（液体/气体）氙时间投影室配备了一个顶部阵列的硅光电倍增器的光和电荷读出。在这里，我们详细描述了仪器，以及数据处理和事件位置重建算法。我们在水平面上获得了~1.5 mm的空间分辨率。为了验证检测器的性能，我们显示校准数据与内部$^{83\text{m}}$ Kr和$^{37}$ Ar源，我们详细介绍了后者的生产以及其引入系统。我们最后比较观察到的光和电荷产量下降到电子反冲能量为2.82千电子伏的预测的基础上NEST v2.0。
2021-11-01 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Secondary Scintillation Yield in Pure Xenon
在室温下工作的气体正比闪烁计数器中，研究了氙的二次闪烁产额与闪烁区电场的关系。一个大面积的雪崩光电二极管用于读出的VUV二次闪烁产生的气体，连同5.9 keV的X射线直接吸收在光电二极管。后者被用作参考，用于确定由闪烁脉冲产生的载流子的数量，从而确定撞击光电二极管的VUV光子的数量。闪烁放大参数的值为140光子/kV。所得结果与室温下用蒙特卡罗模拟和玻尔兹曼计算所预测的结果以及低温下饱和氙蒸气的结果一致，比以前在室温下测得的结果高出一倍左右。
2007-02-16 physics.atom-ph physics.ins-det
Photoluminescence of resin-based solder flux residue under ultraviolet excitation from 120 nm to 310 nm
研究探讨了不同商用焊剂残留物在紫外线激发下的光致发光特性，发现所有测试的焊剂残留物在VUV光照射下均在可见光谱区域发光，可能对粒子探测器的事件重建造成干扰。
2026-11-09 hep-ex physics.ins-det
Characterization of New Silicon Photomultipliers with Low Dark Noise at Low Temperature
硅光电倍增器（SiPMs）具有低放射性、紧凑的几何结构、低工作电压和对真空紫外光（VUV）的合理的光电探测效率。因此，它有可能取代光电倍增管（PMT）的未来暗物质实验与液体氙（LXe）。然而，SiPM具有比PMT在低温（$\sim$ 165 K）下的暗计数率（DCR）高近两个数量级的暗计数率。这种高DCR主要来源于带间隧穿效应产生的载流子。为了抑制隧穿效应，我们与滨松光子学公司合作开发了一种新的降低了电场强度的SiPM。K.并在153 ~ 298 K的温度范围内表征了其性能。我们证明了新开发的SiPM在低温下的DCR比传统的SiPM低6- 54倍。
2021-03-10 physics.ins-det
Reflectance of Polytetrafluoroethylene (PTFE) for Xenon Scintillation Light
气态和液态氙粒子探测器正被用于许多应用，包括暗物质搜索和无中微子双β衰变实验。聚四氟乙烯（PTFE）通常用于这些探测器中，既作为电绝缘体又作为光反射体，以提高闪烁光子的探测效率。然而，氙在真空紫外波长区域（175 nm）中发射，其中PTFE的反射特性不充分已知。在这项工作中，我们报告测量PTFE的反射率，包括其角分布，氙闪烁光。研究了由不同工艺（挤出、膨胀、刮削和压制）制造的PTFE的各种样品。用包括镜面反射和漫反射的物理模型解释数据。对于VUV光，这些样品获得的反射率范围为约47%至66%。还测量了含氟聚合物，即ETFE、FEP和PFA。
2009-10-06 physics.ins-det
PETALO: a Time-of-Flight PET with liquid xenon
液体氙具有几个特点，使其适用于核医学的应用，如高闪烁产额和快速闪烁衰减时间。此外，作为具有均匀响应的连续介质，液体氙允许避免基于结晶的常规检测器的大多数几何失真。在本文中，我们描述了这些属性如何激发了正电子发射断层成像扫描仪与飞行时间测量，它结合了液体氙蒸发量和硅光电倍增器作为传感器的新概念的发展。蒙特卡洛研究指出，这项技术将提供出色的固有时间分辨率，低至70 ps。此外，液体氙对UV和蓝色波长的透明性开启了利用闪烁和切伦科夫光用于具有飞行时间能力的高灵敏度正电子发射断层成像扫描仪的可能性。蒙特卡罗模拟指出，使用切伦科夫光获得的时间分辨率为30-50 ps。目前正在建造一个原型，以展示这一概念在能量、时间和空间坐标重建方面的高分辨率，使用的是一个内径30厘米、深3厘米的环，装有对真空紫外线敏感的硅光电倍增器。
2021-02-26 physics.ins-det
Study of the loss of Xenon Scintillation in Xenon-Trimethylamine Mixtures
本文研究了TMA（（CH_3）_3N）分子将紫外可见光发射波长（160-188 nm）移到更长、更易控制的波长（260-350 nm）的能力。从氙灯发射的光在800托下通过填充有Xe-TMA混合物的气室，并用光电倍增管检测。在适当的透射范围内使用带通滤波器，实验上没有观察到再发射光。考虑到实验系统的检测限，如果TMA分子发生再发射，则其低于160-188 nm范围内吸收的闪烁的0.3%。还得到了TMA对氙真空紫外光的吸收系数值为0.43+/-0.03 cm-1·Torr-1。这些结果对于考虑TMA作为分子添加剂以在大体积光学时间投影室中进行掺杂的实验可能特别重要。
2018-12-13 physics.ins-det
High pressure operation of the Photon-Assisted Cascaded Electron Multiplier
本文介绍了最近引进的光子辅助级联电子倍增器（PACEM）在高压氙气中的工作情况。PACEM是一种多步电子倍增器，其中在电子雪崩中产生的VUV闪烁用于信号传播：级联的第一元件中产生的VUV闪烁诱导从放置在第二元件的顶表面上的CsI光电阴极发射光电子。这些光电子通过电荷雪崩进一步倍增。放置在级联的第一和第二元件之间的金属网状电极完全阻挡它们之间的电荷转移。光学增益为103，实现了在氙在大气压下，下降到25，在3.3巴，施加电压为700和1100 V，分别。考虑到随后的电荷倍增，总增益高于用三重GEM和双THGEM获得的增益。
2008-07-31 physics.ins-det
Characterisation of SiPM Photon Emission in the Dark
在本文中，我们报告的光子发射的硅光电倍增器（SiPMs）从雪崩脉冲产生的黑暗条件下，更好地理解下一代，大面积，SiPM为基础的物理实验的主要目标。TRIUMF开发了一种用于光谱和成像分析的新装置，用于测量被认为是nEXO无中微子双β衰变实验的光电传感器候选者的两个SiPM发射的光：一个是布鲁诺·凯斯勒基金会（FBK）VUV-HD低场（LF）低后脉冲（低AP）（VUV-HD 3）SiPM，另一个是滨松光子学公司（Hamamatsu Photonics K.K.）。(HPK)VUV 4多像素光子计数器（MPPC）。在450- 1020 nm波长范围内，用不同的过电压测量了它们的发光光谱。对于FBK VUV-HD 3，在$12.1\pm1.0$ 1，V的过电压下，我们测量$(4.04\pm0.02)\times 10^{-6}$ $γ/e^{-}$的二次光子产率（每个电荷载流子（$e^{-}$）发射的光子数（$γ$））。FBK VUV-HD 3的发射光谱包含与薄膜干涉一致的干涉图案。此外，FBK VUV-HD 3的发射显微镜图像（EMMI）显示了少量高度局部化的区域，其光强度增加（热点）随机分布在SiPM表面积上。对于HPK VUV 4 MPPC，在$10.7\pm1.0$ 1，V的过电压下，我们测量了$(8.71\pm0.04)\times 10^{-6}$ $γ/e^{-}$的次级光…
2021-08-17 physics.ins-det
Optical Calibration System for the LUX-ZEPLIN (LZ) Outer Detector
LUX-ZEPLIN实验将用一个总共含有10吨液态氙的探测器来寻找暗物质粒子的相互作用。围绕液态氙低温恒温器的是一个外部探测器否决系统，其主要目的是否决液态氙中的中子单散射事件，该事件可能模拟弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质信号。外部探测器由大约17吨的钆装载液体闪烁体组成，这些闪烁体被限制在低温恒温器周围的10个丙烯酸罐中，最外层是228，000升水。它将由120个向内的8英寸光电倍增管监测。设计并建造了一个光学校准系统来校准和监测这些光电倍增管，使否决系统达到其所需的效率，从而确保LUX-ZEPLIN达到其目标灵敏度。
2021-02-16 physics.ins-det
Reflectance dependence of polytetrafluoroethylene on thickness for xenon scintillation light
许多稀有事件研究，包括暗物质直接探测和无中微子双β衰变实验，都利用聚四氟乙烯（PTFE）反射材料制成的高真空紫外反射表面，以实现探测器的高光收集效率。随着探测器在过去十年中尺寸的增长，对更薄的探测器壁的需求也在增加，而反射率没有显著损失，以减少活性惰性液体周围的死体积、释气和潜在背景。我们报告的实验结果，以测量两个PTFE样品在178 nm附近的波长的反射率对厚度的依赖性。当浸没在液体氙中的圆柱形PTFE容器的厚度在1mm和9.5mm之间变化时，没有观察到反射率的变化。
2017-03-27 physics.ins-det
Reflectivity and PDE of VUV4 Hamamatsu SiPMs in Liquid Xenon
了解材料的反射特性和光电探测器的光电探测效率（PDE）对于优化下一代无中微子双β衰变、直接探测暗物质和中微子振荡实验的能量分辨率和灵敏度非常重要，这些实验将使用惰性液体气体，如nEXO、DARWIN、DarkSide-20 k和DUNE。目前关于液态惰性气体中的反射率和偏微分方程的信息很少，因为这种测量很难在低温环境中和足够短的波长下进行。本文报道了用氙闪烁光（~175 nm）在液体氙中对50 μ m微池的滨松VUV 4硅光电倍增器（SiPMs）的镜面反射率和相对偏微分方程的测量。在15度的镜面反射率。发现三个VUV 4 SiPM样品的发生率分别为30.4+/-1.4%，28.6 +/-1.3%，28.0+/-1.3%。三种器械在正入射时的PDE相差+/-8%（标准差）。的反射率和偏微分方程的角度依赖性也被测量的SiPM之一。反射率和偏微分方程都随入射角的增大而减小。这是第一次测量偏微分方程的角度依赖性和反射率的SiPM在液体氙。
2019-12-24 hep-ex physics.ins-det
Validation of the VUV-reflective coating for next-generation liquid xenon detectors
本文验证了用于下一代液氙探测器的MgF2-Al-MgF2真空紫外反射涂层，在模拟nEXO真实部件及不同抛光基底上测试其在液氙和氮气中的反射率与热稳定性，证明该涂层设计可满足nEXO和DARWIN等实验需求。
2024-05-14 hep-ex physics.ins-det
Scalability, scintillation readout and charge drift in a kilogram scale solid xenon particle detector
我们报告了一个示范的可扩展性的光学透明的氙在固相用作粒子探测器以上的公斤级。我们采用液氮冷却的低温恒温器结合氙净化和冷却系统来测量闪烁光输出和电子漂移速度从固相和液相的氙。利用一套适用于低温应用的高量子效率光电倍增管测量密封放射源的闪烁光输出。我们观察到，在固相中的光子量减少相比，在液相中。我们使用传统的时间投影室系统来测量电子漂移时间在一公斤的固体氙和观察到更快的电子漂移速度在固相氙相比，在液相中。
2014-10-23 physics.ins-det
First Imaging Results of a Bubble-assisted Liquid Hole Multiplier with SiPM readout in Liquid Xenon
首次给出了液体空穴倍增器（LHM）与四极硅光电倍增器（SiPM）阵列耦合后在液体氙中的成像结果。由5.5 MeV α粒子沉积在惰性液体中的电离电子被收集到厚气体电子倍增器（THGEM）电极的孔中，该电极具有被捕获在下面的氙气气泡。它们通过液-气界面漂移，在气泡内引起电致发光。由此产生的光子用Hamamatsu VUV 4 quad-SiPM阵列检测-提供具有6.6%的仅电荷RMS分辨率的沉积能量。图像重建分辨率估计为~200 um（RMS）。
2019-01-14 hep-ex physics.ins-det
A Novel Low-Background Photomultiplier Tube Developed for Xenon Based Detectors
PandaX 与 Hamamatsu 合作研制 2 英寸低本底 R12699 PMT，显著降低放射性并保持低温高增益，适用于下一代液氙稀有事件探测。
2025-02-09 hep-ex physics.ins-det
Performance of Photosensors in the PandaX-I Experiment
我们报告的长期性能的光传感器，143 1英寸R8520-406和37 3英寸R11410-MOD光电倍增管从滨松，在PandaX双相氙暗物质实验的第一阶段。这是第一次有相当数量的R11410光电倍增管在液体氙中长时间运行，为未来大型氙基暗物质实验提供了重要指导。
2016-01-29 hep-ex physics.ins-det
Intense Vacuum-Ultraviolet and Infrared Scintillation of Liquid Ar-Xe Mixtures
在液体惰性气体粒子探测器的背景下描述了掺氙液态氩的真空紫外光发射。研究了从0.1 ppm到1000 ppm的液氩中的氙浓度。通过记录光发射谱，观察到氩的第二准分子连续谱（$\sim$ 127 nm）向氙的第二准分子连续谱（$\sim$ 174 nm）的能量转移。在氙浓度为$\sim$ 10 ppm时，转移几乎饱和，另外，在峰值波长为1.17 $μ$ m的红外线中的强发射，在真空紫外辐射的峰值波长为174 nm处，电子沉积的能量为每MeV（13000 $\pm$ 4000）个光子（氙的第二受激准分子连续谱）被确定为每MeV电子能量沉积（20000 $\pm$ 6000）个光子。在这些激发条件下，纯液态氩发射（22000 $\pm$ 3000）光子/MeV电子能量沉积在峰值波长127 nm处。本文报道了10 ppm Ar-Ar液体混合物的电子束感生发射光谱，其波长范围为115 nm ~ 3.5 $μ$ m。还显示了氙浓度从0.1 ppm到1000 ppm呈指数变化的氙掺杂液氩的VUV发射光谱。在真空紫外线以及在近红外线的明确定义的波长位置的光发射的时间结构测量。
2015-11-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Electroluminescence and charge multiplication in liquid xenon with a VCC-like Microstrip Plate
本文首次在液态氙中利用VCC微条板实现电致发光与电荷倍增，测得初始光产额460光子/电子，稳定后为27光子/电子，增益小于10，展示其在暗物质和中微子探测中的潜力。
2025-10-14 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Characterization of external cross-talk from silicon photomultipliers in a liquid xenon detector
本研究在LoLX液氙探测器中测量了SiPM的外部串扰，通过时间相关性和Geant4模拟，量化了不同过电压下的光子发射产额，为探测器性能评估提供关键数据。
2025-02-21 hep-ex physics.ins-det
Development of liquid xenon detectors for medical imaging
本文介绍了我们研制的用于医学成像、正电子发射断层成像和单光子成像的液体氙探测器。文中还简要地叙述了几种适用于探测氙闪烁的光子探测器（光电倍增管和大面积雪崩光电二极管）的研究结果。
2002-11-28 physics.ins-det physics.med-ph
Characterization of Silicon Photomultiplier Photon Detection Efficiency at Liquid Nitrogen Temperature
针对低温下商用硅光电倍增管光子探测效率特性表征不足的问题，搭建实验装置测量77K液氮温度下两款SiPM的PDE，发现562nm光下其PDE较室温下降超20%，为相关新物理实验提供参考。
2025-05-20 physics.ins-det
Liquid Xenon detector R&D for $0\nu2β$ search (KamXP)
为了寻找无中微子双β衰变（$0\nu2β$），正在研制一种新型的液体氙（LXe）探测器。作为KamLAND-Zen实验的结果，实现全有源区探测器对于辐射的能量沉积是非常重要的。新开发的其他血糖降低技术将在未来提高$0\nu2β$检索的灵敏度。我们的探测器概念是将锂离子存储在一种新型的塑料闪烁体容器中。在容器的内表面上，闪烁光的波长从175 nm（VUV）偏移到可见光。因此，可以通过远离$0\nu2β$目标核的光子传感器来检测LIGHTTM闪烁光。锂离子电池和塑料闪烁体之间的脉冲形状差异用于额外的BG降低。未来，$^{8}$ B太阳中微子事件将是$0\nu2β$研究中的主要BG事件之一。为了减少$^{8}$ B太阳中微子BG，切伦科夫光的方向信息可能是有用的。本文介绍了为提高$0\nu2β$检索灵敏度而研制的探测器的现状。
2019-12-24 physics.ins-det
