FELIX based readout of the Single-Phase ProtoDUNE detector
大型液态氩时间投影室已被用于DUNE实验的远探测器，它将由位于Sanford地下研究设施地下1.5公里处的四个17 kton探测器组成。与现有实验相比，这代表了规模的大幅增加。单相和双相技术都将在CERN进行验证，在能够容纳全尺寸探测器模块的低温恒温器中，并暴露于低能带电粒子束。这个称为ProtoDUNE的方案还允许对数据采集战略进行广泛的测试。前端Link eXchange（FELIX）读出系统最初是在ATLAS协作中开发的，基于定制的基于FPGA的PCIe I/O卡，通过点对点链路连接到检测器前端，并托管在商用服务器中。FELIX将用于单相ProtoDUNE设置，以读取来自单个阳极平面组件结构中组织的2560条阳极导线的数据。在采样率为2 MHz的连续读出情况下，系统必须处理96 Gb/s的输入速率。外部触发器将预先选择5 ms的时间窗口，探测器内预期有感兴趣的活动。事件构建将以25 Hz的目标速率针对触发事件进行;读出系统将从与时间窗口匹配的数据样本形成片段，执行无损压缩，并通过10 Gb/s以太网将数据转发到事件构建节点。本文讨论了该读出系统的设计与实现以及首次运行经验。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
Status of ProtoDUNE Dual Phase
深层地下中微子实验是一个双站点实验，用于长基线中微子振荡研究，以及中微子天体物理学和核子衰变研究。DUNE将包括四个10千吨基准液氩时间投影室（LAr TPC）模块，放置在桑福德地下研究设施（美国南达科他州）。这些模块之一将受益于双相（DP）技术，其中电荷被提取，放大，并在液体表面上方的气态氩中检测，从而允许精细的读出间距，低能量阈值和事件的良好模式重建。为了获得建造和操作这种大规模DP LAr探测器的经验，CERN中微子平台目前正在组装原型。ProtoDUNE-DP探测器由6x6 x6 m3 LAr TPC组成，并于2019年夏季开始调试。
2019-10-22 hep-ex physics.ins-det
Photon detection system for ProtoDUNE dual phase
深地下中微子实验（DUNE）是一个40千吨的地下液氩时间投影室（LAr TPC）探测器，用于长基线中微子振荡研究以及中微子天体物理学和核子衰变研究。嵌入LAr TPC的光子探测器系统为非射束事件增加了精确的计时能力。ProtoDUNE双相探测器将由一个6x6x6 m3的液态氩时间投影室组成，该室位于CERN，光读出将由来自Hamamatsu的8英寸低温光电倍增管形成。描述了36光电倍增管的特性、底座设计和光校准系统。此外，从3 × 1 × 1米3 LAr双相位探测器在欧洲核子研究中心的初步结果。
2017-12-05 physics.ins-det
Scintillation light detection in the 6-m drift length ProtoDUNE Dual Phase liquid argon TPC
深地下中微子实验（DUNE）是长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的前沿实验。ProtoDUNE-Dual Phase（DP）是一个6x6 x6 m $^3$液氩时间投影室（LArTPC），于2019-2020年在CERN中微子平台上运行，作为DUNE远探测器的原型。在ProtoDUNE-DP中，LArTPC中宇宙μ子产生的闪烁和电致发光由放置在离电离轨道7米远的光电倍增管收集。在本文中，我们提出了性能的ProtoDUNE-DP光子探测系统，比较不同的波长移动技术和使用的氙掺杂LAr作为一个有前途的选择，为未来的大型LArTPC。闪烁光的产生和传播过程进行了分析，并与模拟进行了比较，提高了对液态氩特性的理解。
2021-11-18 hep-ex physics.ins-det
ProtoDUNE and a Dual-phase LArTPC
未来DUNE实验的四个10 kt液体氩时间投影室（LArTPC）将能够精确测量振荡参数和发现轻子的CP破坏，这要归功于它们出色的3D成像能力和量热能力。DUNE检测器的一个或多个模块可以利用双相（DP）LArTPC，其依赖于在液体体积中产生的电荷的提取及其随后在氩气中的倍增，可以提供稳健且有竞争力的信噪比和完全有效的体积。2018年和2019年，CERN的ProtoDUNE实验将验证DUNE远探测器的设计，展示大规模双相LArTPC的可行性，并提供对DUNE物理潜力的宝贵见解。
2019-02-13 physics.ins-det
The ProtoDUNE-SP LArTPC Electronics Production, Commissioning, and Performance
ProtoDUNE-SP探测器是为深层地下中微子实验（DUNE）设计的单相（SP）液态氩时间投影室（LArTPC）的大型原型。15，360 LArTPC导线配备了低电子噪声前置放大器和数字化ASIC，集成到前端主板（FEMB）中，在低温恒温器内的低温温度下运行。大量的电子通道和高性能规格要求大规模的生产电子质量控制工作，仔细安装到阳极平面组件（APA），以及严格的检测器调试。这一成功的全方位合作努力使LArTPC电子渠道的有效比例达到99.7%（总共15，360个渠道中的15，318个），其运营业绩超出预期。我们总结了ProtoDUNE-SP冷电子设计和质量控制，安装和调试工作，使这一出色的电子性能。
2020-04-30 physics.ins-det
ProtoDUNE Photon Detection System
本文介绍DUNE远探测器液氩TPC中基于XArapuca和SiPM的光子探测系统，并报告ProtoDUNE-HD原型在2024年4至11月数据采集期间的初步性能表现。
2024-12-19 hep-ex physics.ins-det
Xenon doping of Liquid Argon in ProtoDUNE Single Phase
深地下中微子实验（DUNE）将是下一代长基线中微子实验。远探测器设计为四个LAr-TPC（液氩时间投影室）模块的复合体，每个模块具有17 kt液氩。第一个远探测器技术的开发和验证是通过ProtoDUNE单相（ProtoDUNE-SP）进行的，ProtoDUNE-SP是CERN中微子平台上的770 t LAr-TPC。DUNE中至关重要的是光子探测系统，它将确保非束事件的触发-质子衰变，超新星中微子爆发和BSM搜索-并将改善中微子束事件的计时和量热。用氙掺杂液态氩是一种已知的技术，用于将氩发射的光（128 nm）偏移到更长的波长（178 nm）以便于其检测。在ProtodUNE-SP中进行了有史以来在LAr-TPC中进行的最大规模的氙气掺杂测试。从2020年2月到5月，注入的氙气量逐渐增加，以补偿由于空气污染造成的光损失。使用ProtoDUNE-SP光子探测系统（PDS）和运行前安装的专用装置研究了这种大型TPC的响应。利用第一种方法，可以研究相对于轨道位置的光收集效率，而利用第二种方法，可以区分氙气光和LAr光。即使在小的氙浓度（质量< 20 ppm）下，光移位机制也被证明是高效的，此外，它允许回收被污染物猝灭的光。光收集在远离检测平面处得到改善，增强了光子检测器沿漂移方向的响应均匀性，并证实了相对于128 nm光子，178 nm光子的瑞利散射长度更长。监测TPC的电荷收集，证明氙…
2021-10-30 physics.ins-det
The DAQ for the Single Phase DUNE Prototype at CERN
DUNE将是世界上最大的中微子实验，预计将于2025年获得数据。下面介绍了其原型之一的数据采集（DAQ）系统- ProtoDUNE-SP，将于2018年第四季度采集数据。ProtoDUNE-SP还打破了迄今为止建造的最大束流测试实验的记录，并且是CERN中微子平台的基本元素。这使得ProtoDUNE-SP本身就是一个实验，设计和施工都是为了满足这个规模。由于积极的时间尺度，现成的电子产品已被选择，以满足实验的要求，在可能的情况下。ProtoDUNE-SP低温恒温器包括两个主要子探测器-单相液态氩TPC和配套光子探测器。TPC有两个候选的读出解决方案正在测试中，分别是ProtoDUNE-SP - RCE（基于ATCA）和FELIX（基于PCIe）。Fermilab的artDAQ被用作实验的实时软件。还描述了定制定时和触发电子器件和软件。压缩和触发将从前端获取约480 Gb/s的数据，并将其充分减少到20 Gb/s的带宽，以永久存储在CERN的EOS基础设施中。
2018-06-25 hep-ex physics.ins-det
The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) program
DUNE是下一代长基线中微子振荡实验，旨在测定中微子质量等级与CP破坏相位，并探测天体物理中微子及核子衰变等超出标准模型的物理现象。
2024-12-19 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Review of Liquid Argon Detector Technologies in the Neutrino Sector
液氩（LAr）具有成本低、利用率高、闪烁性能好等优点，是粒子探测中应用最广泛的闪烁体之一。中微子领域的大量实验都是基于在一个或多个时间投影室（TPC）中使用LAr，从而实现高分辨率的三维粒子重建。在本文中，我们回顾和总结了一些这些液体氩时间投影室（LArTPC）的实验，并简要介绍了具体的技术，他们目前采用。这包括单相LAr实验（ICARUS T600、MicroBooNE、SBND、LArIAT、DUNE-SP、ProtoDUNE-SP、ArgonCube和垂直漂移）和双相LAr实验（DUNE-DP、WA 105、ProtoDUNE-DP和ARIADNE）。我们还讨论了LArTPC读出领域的一些新的研究途径，这些途径显示出在不久的将来大规模使用的潜力。
2021-03-11 hep-ex physics.ins-det
Timing and Synchronization of the DUNE Neutrino Detector
DUNE中微子实验远探测器的基准质量为40 kt。O（1 M）读出通道分布在4 x 10 kt模块上，需要通过可靠、简单、经济实惠的系统同步到O（10 ns）。对于大多数通道，使用简单的DC平衡协议，时钟和同步信息编码在同一光纤上。其他频道使用“白兔”（IEEE-1588）。小规模测试表明，定时抖动<100 ps。DUNE计时系统已经在CERN的ProtoDUNE-SP探测器上成功地制作了原型。
2019-05-02 hep-ex physics.ins-det
DUNE: Status and Perspectives
深层地下中微子实验（DUNE）提供了一个丰富的科学计划，重点是中微子振荡和其他超越标准模型的物理学。高强度宽带中微子束流将在费米国家加速器实验室（FNAL）产生，并将被引导到距离FNAL 1300 km的Sanford地下研究设施的40 kt液氩远探测器。该实验的主要目标是确定中微子质量的排序和测量CP破坏相$δ_{\textrm{CP}}$。大型DUNE远探测器的地下位置及其出色的能量和空间分辨率也将允许大统一理论预测的非加速器物理程序，如核子衰变或$n$ - $\bar{n}$振荡。此外，DUNE将对来自核心坍缩超新星的电子中微子通量敏感，提供有关该现象潜在机制的宝贵信息。这个雄心勃勃的项目需要大量的原型和测试计划，以确保技术的所有部分都得到充分理解和测试。两个这样的原型，在单相（ProtodUNE-SP）和双相（ProtodUNE-DP）技术，正在建设中，并将在欧洲核子研究中心中微子平台（NP）从2018年开始运行。
2018-04-13 hep-ex physics.ins-det
Using a portable muon detector for radioactive source measurements and identification
我们重新利用了由CosmicWatch项目设计的便携式塑料闪烁体μ介子探测器，用于测量放射源衰变发射的电子。对于后一个目的，我们首先校准的探测器使用当地的大气μ子通量，进行角分布和衰减测量。此外，我们还使用Geant 4以详细的方式模拟了探测器，以便进行交叉检查并更好地了解该设备。然后，我们已经开发了一种方法来评估活动的$β$ -源，并区分不同的$β$ -源，通过查看它们各自的电压谱输出。
2019-08-17 physics.ins-det
From nuclear physics to applications: detectors for beam handling, medical diagnostics and radioactive waste monitoring
核物理实验对探测系统的要求越来越高。在过去的几年中，相关的技术发展在探测器材料、传感器、电子学、计算和数据传输的性能和紧凑性方面有了许多改进。鉴于这些成就，以前主要由于尺寸和成本而被禁止的一些应用已经变得可行。本文讨论了核探测技术的一些应用，从粒子束诊断的邻近领域开始，到医学诊断，最后到放射性废物处理。新的辐射传感器显示和解释，在DMNR项目中开发的放射性废物在线监测，合并到MICADO欧洲原子能共同体项目。
2021-01-25 physics.ins-det physics.med-ph
The Notre-Dame Cube: An active-target time-projection chamber for radioactive beam experiments and detector development
主动靶探测器具有解决与低强度放射性核束相关的困难的潜力。我们已经开发了一个主动目标探测器，圣母立方体（ND立方体），进行实验与放射性核束产生的$\mathit{TwinSol}$，并在主动目标技术的发展援助。ND-Cube及其设计的各个方面的特点。ND-Cube使用$^{7}$ Li束进行调试，用于测量$^{40}$ Ar + $^{7}$ Li聚变反应截面，并研究$^{7}$ Li（$α$，$α$）$^{7}$ Li散射事件。ND-Cube将用于研究一系列使用低能量产生的轻放射性离子的反应。
2021-06-24 nucl-ex physics.ins-det
Screener3D: a Gaseous Time Projection Chamber for Ultra-low Radioactive Material Screening
在寻找稀有信号的实验中，探测器本身的背景事件是限制搜索灵敏度的一些主要因素。筛选超低放射性探测器材料变得越来越重要。我们建议开发一个气体时间投影室（TPC）与Micromegas读出的无线电筛选。TPC记录从放置在检测器的有效体积中的平坦样品发射的带电粒子的三维轨迹。探测器可以区分事件的起源，并根据轨迹信息识别粒子类型，这显著提高了筛选灵敏度。对于来自样品表面的$α$颗粒，我们观察到我们提出的检测器可以在两天内达到高于100 $μ$ Bq $\cdot$ m $^{-2}$的灵敏度。
2021-12-23 physics.ins-det
Improvement of charge resolution for radioactive heavy ions at relativistic energies using a hybrid detector system
在典型的放射性离子束（RIBs）飞行分离核物理实验中，通常采用Si探测器或电离室来测量RIBs的电荷。所获得的电荷分辨率依赖于这些探测器的性能，用于能量损失确定，这影响了RIBs的粒子识别能力。提出了一种利用现有各种探测器沿束线的能量损失信息来提高重离子电荷测量分辨率的方法。在不改变束线和探测器的情况下，相对于分辨率最好的多采样电离室，该方法可使电荷分辨率提高12%以上。
2019-01-09 nucl-ex physics.ins-det
High-rate axial-field ionization chamber for particle identification of radioactive beams
本文介绍了一种适用于放射性核束离子鉴别的简单轴向场电离室的设计、结构和性能特点。该探测器优化用于低能量放射性核束（< 5 MeV/A），除了探测器气体外，仅向束提供三个0.5 $μ$ m/cm $^2$箔。还描述了集成到检测器设计中的快速电荷敏感放大器（CSA）。将该快速CSA耦合到轴向场电离室产生具有60-70 ns的上升时间和100 ns的下降时间的输出脉冲，使得检测器能够维持相对高的速率。用$α$源进行的试验确定探测器能量分辨率为$\sim$ 8 $\%$，能量沉积为$\sim$ 3.5 MeV。测量了2.5和4.0 MeV/A $^{39}$ K离子束的能量分辨率以及能量分辨率与束流强度的关系。在3 x 10 $^5$离子/s的瞬时速率下，能量分辨率已降低至14%，堆积为12%。该探测器的能量分辨率高达3 × 10 ~（-1）$^5$ ions/s，使其成为表征低能放射性核束的有效工具。
2016-08-10 nucl-ex physics.ins-det
Radioactive contamination of scintillators
低计数实验（寻找双$β$衰变和暗物质粒子，测量来自不同来源的中微子通量，寻找假设的核和亚核过程，低背景$α$，$β$，$γ$光谱）需要极低的检测器背景。闪烁体作为常规闪烁探测器和低温闪烁测辐射热计被广泛用于寻找稀有事件。闪烁材料的放射性污染对达到低本底水平起着关键作用。本文综述了蒸发器放射性污染的来源、性质、实验方法和结果。本文简要地讨论了低计数实验用放射性纯晶体衍射器的研制方案。
2018-03-31 physics.ins-det
Measurement of the bulk radioactive contamination of detector-grade silicon with DAMIC at SNOLAB
我们目前的测量散装放射性污染物的高电阻率硅CCD的DAMIC在SNOLAB实验。我们利用CCD的精细空间分辨率来区分$α$和$β$衰变，并高效地搜索各种放射性同位素序列的空间相关衰变。使用空间相关的$β$衰变，我们测量了$140 \pm 30$ $μ$ Bq/kg的CCD中$^{32}$ Si的散装放射性污染，并将散装$^{210}$ Pb的上限设定为$< 160~μ$ Bq/kg。使用空间相关体$α$衰变的类似分析，我们设定了$^{238}$ U上$< 11$ $μ$ Bq/kg（0.9 ppt）和$^{232}$ Th上$< 7.3$ $μ$ Bq/kg（1.8 ppt）的限值。DAMIC CCD识别和拒绝空间重合背景的能力，特别是来自$^{32}$ Si的能力，对下一代硅基暗物质实验具有重要意义，其中来自$^{32}$ Si衰变的$β$可能是主要背景。这种能力表明CCD技术已经准备好实现千克级暗物质灵敏度。
2021-07-23 hep-ex physics.ins-det
Some considerations about cosmogenic production of radioactive isotopes in Ar as target for the next neutrino experiments
LAr TPC技术的概念是一种优秀的跟踪量热计探测器，将用于下一代中微子实验。在这类探测器中，发射的闪烁光和电离产生的电荷都用于探测和识别初级粒子的特性。放射性背景的减少、对放射性来源和产生机制的了解以及信号特征的增加，提高了大型探测器的灵敏度以及区分与探测器相互作用的各种粒子的能力。在这种情况下，背景的宇宙起源或不同物质的激活变得更加重要。以μ子俘获和中子诱发反应为背景源，讨论了Ar中宇宙成因反应诱发的放射性。所考虑的核反应的模拟截面得到使用TMENS和EMPIRE代码，突出这些核代码的结果之间的相似性和差异，并与现有的一些实验数据的一致性水平。
2017-12-12 physics.ins-det
A compact ultra-clean system for deploying radioactive sources inside the KamLAND detector
我们描述了一个紧凑的，超净的设备，用于部署放射源沿垂直轴的KamLAND液体闪烁中微子探测器的校准的目的。该装置的工作原理是放出和卷绕一根精确长度的悬挂式小规格钢丝绳（电缆）;各种可互换的放射源可以连接到电缆末端的重物上。暴露于放射纯液体闪烁体的所有组件均由化学兼容的超高压清洁材料（主要是不锈钢）制成，以避免污染或降解闪烁体。为了防止氡侵入，将该装置封闭在手套箱内的气密密封外壳中，并定期用纯化氮气冲洗两个体积。安装在外壳侧面的红外摄像机可以实时监控电缆的运动，系统通过图形用户界面进行控制。
2015-02-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Network Time Synchronization of the Readout Electronics for a New Radioactive Gas Detection System
在具有多个辐射探测器的系统中，从不同探测器收集的数据的时间同步对于重建诸如散射和符合的多探测器事件是必不可少的。在检测器的数量超过单个数据采集电子模块中的读出通道的情况下，多个模块必须同步，这传统上通过经由专用连接分配时钟和触发器来实现。在法国原子能委员会正在开发的新放射性气体检测系统原型中，为了消除这种额外的布线复杂性，我们基于IEEE 1588精确时间协议，通过现有的以太网网络实现了多个XIA Pixie-Net检测器读出模块之间的时间同步。该探测器系统专门用于测量低活度放射性气体，由8个大硅像素和2个NaI（Tl）探测器组成，共装有3个4通道Pixie-Net模块。检测NaI（Tl）/硅的符合性将使识别样品中存在的每种放射性同位素成为可能。为了在低活度下进行这些识别，Pixie-Net模块必须同步到远低于500-1000 ns的目标符合窗口的精度。Pixie-Net配备了与IEEE 1588和同步以太网兼容的以太网PHY，可输出本地生成但系统范围同步的时钟，因此Pixie-Net可以使用该时钟操作其模数转换器和数字处理电路，并匹配三个模块之间捕获数据的时间戳。根据网络配置和同步方法，该实现能够实现300 ns和200 ps之间的定时精度。
2019-08-21 nucl-ex physics.ins-det
Development of Neutron Detectors for the Next Generation of Radioactive Ion-Beam Facilities
目前正在开发下一代放射性离子束设施，这将使人们能够在实验中获得许多奇异的核。这些设施将使研究寿命很短的奇异核成为可能，这些核具有远离β稳定线的极端同位旋值。这种核将以非常低的截面产生，为了研究它们，正在开发新的探测器阵列。在GANIL的SPIRAL设施，有一个中子探测器阵列，即中子墙。在这项工作中，中子墙的特点是中子探测效率和中子和伽马射线之间的歧视。还研究了通过提高光电倍增管的高电压来提高效率的可能性。对于SPIRAL 2，正在开发中子探测器阵列NEDA。NEDA将在高伽马射线背景环境中运行，这对中子和伽马射线之间的区分质量提出了很高的要求。为了提高鉴别方法的质量，已经开发了利用数字电子学的脉冲形状鉴别技术，并就ADC的位分辨率和采样频率进行了评估。结论是，具有12位的位分辨率和100 MS/s的采样频率的ADC是足够的中子和γ射线的脉冲形状的歧视为0.3-12 MeV的中子能量范围。
2009-05-13 nucl-ex physics.ins-det
Simulated Performance Of Algorithms For The Localization Of Radioactive Sources From A Position Sensitive Radiation Detecting System (COCAE)
模拟研究的性能，定位点样放射源检测的位置敏感便携式辐射仪器（COCAE）的算法。利用列表模式极大似然期望最大化（LM-ML-EM）成像算法估计震源方向。此外，通过基于每个检测层的光峰计数信息、基于重建源图像的质量以及基于三角测量方法的三种不同算法来评估源到检测器的距离。这些算法已经测试了大量的模拟光子在一个很宽的能量范围内（从200 keV到2 MeV）的点状放射源位于不同的方向和源到探测器的距离发射。
2011-06-29 physics.ins-det
Gamma Neutron Radioactive Source Identification in Water Cherenkov Detectors
Departamento de Física de Neutrones, Centro Atómico Bariloche（中子物理系，巴拉德奥切原子能中心）；Instituto Balseiro, CNEA-UNCuyo（巴尔塞罗研究所，CNEA-门多萨国立大学）；Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander（桑坦德工业大学生物物理学院）；Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Autónoma de Bucaramanga（巴兰基亚自治大学基础科学系）；Fractalis Adventures & piensas.xyz（Fractalis探险与piensas.xyz）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（国家科学研究委员会）
本研究在水切伦科夫探测器中，结合统计分析与软投票集成机器学习模型，实现伽马中子放射源的有效 discrimination，提升了辐射识别能力，可应用于核安全领域。
2026-10-26 hep-ex physics.ins-det
Leakage Tests for Am-241 Solid Sources Used for Liquid Xenon Detector Monitoring
本文介绍了对用于监测液体氙探测器工作的固体Am-241放射源进行检验的实验测试。特别是，在极端温度条件下，在液氮中浸泡不同时间后，对放射性泄漏进行了测试。从所考虑的来源中没有检测到放射性损失。本文介绍了源的特性，测试方法和获得的结果。
2005-09-13 physics.ins-det physics.med-ph
Measurement of low energy component of the flux of cosmic rays using nuclear track detectors
能量很低的μ子引起的效应通常被忽略。事实上，由于不同材料的捕获过程，它们可能是放射性背景的来源，在大多数情况下会产生放射性同位素，因此必须考虑到它们。本文用塑料径迹探测器测量了地面上极低能μ子通量的垂直分量和水平分量之比。这些数据是在160天内收集的。
2017-09-26 physics.ins-det
Increasing the efficiency of photon collection in LArTPCs: the ARAPUCA light trap
液态氩时间投影室（LArTPC）是下一代大型中微子探测器的选择，因为它们在粒子跟踪和量热方面具有最佳性能。氩闪烁光的探测在事件重建以及超新星中微子探测和重子数破坏研究等非束流物理的时间基准中起着至关重要的作用。在这方面的贡献，我们目前的研发工作ARAPUCA（氩研发高级计划UNICAMP），光阱装置，以提高氩闪烁光收集，从而LArTPC的整体性能。ARAPUCA的工作原理是基于二向色滤光片和波长转换器的适当组合，以实现高效率的光收集。本文讨论了ARAPUCA作为替代光子探测系统在原型DUNE探测器中的工作原理、最后的实验结果和应用。
2018-03-05 hep-ex physics.ins-det
The Radioactive Source Calibration System of the PROSPECT Reactor Antineutrino Detector
精密反应堆振荡和光谱实验（英语：Precision Reactor Oscillation and Spectrum Experiment，缩写：PROSPECT）是一个反应堆中微子实验，旨在寻找质量在1 eV/c $^2$量级的无菌中微子，并测量来自高浓缩$^{235}$ U核反应堆的电子反中微子光谱。PROSPECT探测器由橡树岭国家实验室高通量同位素反应堆中的$^{6}$锂装载液体闪烁体中的11 × 14光学段阵列组成。反中微子事件通过逆β衰变来识别，并由位于每一段末端的光电倍增管读出。使用放射源校准系统表征探测器响应。本文介绍了PROSPECT源校准系统的设计、操作和性能。
2019-08-16 physics.ins-det
The Radioactive Background of the JUNO Calibration System
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）
本研究针对JUNO校准系统的放射性本底展开全面分析，通过材料测量、模拟及原位数据验证，确认其总贡献小于76 mHz，满足设计要求，对反应堆反中微子测量无显著影响。
2026-08-20 hep-ex physics.ins-det
Ultra-fast timing detectors to probe exotic properties of nuclei using RIB facility
近年来，放射性离子束（RIB）装置与先进的探测器系统相结合，为我们提供了独特的机会来探测具有不寻常的中子质子比的核的奇异性质。在这篇文章中，研究了不同类型的超快定时探测器的特性：一种特殊类型的气体探测器（多条多间隙电阻板室，MMRPC）（$σ$ $<$ 100 ps），闪烁器阵列（即，$LaBr_3:Ce$）（定时分辨率（$σ<$ 250 ps）。本文还简要讨论了这些不同类型的超快定时探测器系统在放射性离子束设施中的使用情况。
2016-01-15 nucl-ex physics.ins-det
LENDA, a Low Energy Neutron Detector Array for experiments with radioactive beams in inverse kinematics
低能中子探测器阵列（LENDA）是国家超导回旋加速器实验室（NSCL）开发的中子飞行时间（TOF）谱仪，用于稀有同位素束的逆运动学实验。其设计的动机是需要研究在中等能量（> 100 MeV/u）下使用（p，n）电荷交换反应的不稳定核的自旋-同位旋响应。然而，它可以用于任何涉及低能中子（150 keV - 10 MeV）发射的反应研究。该阵列由24个塑料闪烁体棒组成，能够记录反冲中子的能量和角度，具有较高的探测效率。中子能量由飞行时间技术确定，而相互作用的位置则由每个棒的两个光电倍增管的时间和能量信息推断。一个简单的测试装置，利用放射源已被用来表征阵列。测试测量的结果进行了比较与模拟。对能量低于4 MeV的中子，本征时间（位置）分辨率为\sim 400 ps（\sim 6 cm），效率> 20%。
2012-05-21 nucl-ex physics.ins-det
Preparation and measurement of an $\rm ^{37}$Ar source for liquid xenon detector calibration
School of Physics, Beihang University（北京航空航天大学物理学院）；Department of Physics&Center for High Energy Physics, Tsinghua University（清华大学物理系及高能物理中心）；Northwest Institute of Nuclear Technology（中核西北核技术研究所）；School of Physics, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）
本文通过制备和测量氩-37作为液氙探测器的低能校准源，验证了其在暗物质实验中的校准有效性。
2025-09-05 hep-ex physics.ins-det
Measurement of intrinsic radioactive backgrounds from Cs-137 and U/Th chains in CsI(Tl) crystals
无机CsI（Tl）晶体闪烁体是中国暗物质实验（CDEX）的候选反康普顿探测器。研究CsI（Tl）晶体的本征放射性纯度是一个非常重要的问题。脉冲的时间、能量和空间相关性以及脉冲形状的分辨能力为测量内禀辐射强度提供了强有力的方法。实验设计，检测器的性能和事件选择算法进行了说明。在中国锦屏地下实验室，对三个CsI（Tl）晶体原型进行了359 × 3 kg·d的数据采集。本文报道了Cs-137、Th-232和U-238系列的内同位素污染水平以及U-235系列的上限。从U/Th衰变链中识别出整个α 8峰，并推导出相应的淬灭因子。
2014-08-04 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Electron Emission Channeling for lattice location of radioactive isotopes in single crystals: Improvements from a Timepix3 quad detector and new PyFDD data analysis software
本文介绍了在CERN的ISOLDE装置中安装Timepix3四元探测器以提升单晶中放射性同位素晶格定位精度，并开发了新型PyFDD软件用于复杂沟道图案的数据处理与拟合。
2024-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Development of a low-$α$-emitting $μ$-PIC as a readout device for direction-sensitive dark matter detectors
方向敏感性可以为直接探测构成暗物质的弱相互作用大质量粒子提供强有力的证据。然而，由于放射性背景，该方法的灵敏度仍然较低。本研究的目的是研制一种低本底探测器作为气体时间投影室的二维成像装置。在方向敏感的暗物质实验中（例如NEWAGE），探测器组件发出的$α$ -射线通常会产生大量的放射性背景。在研究NEWAGE背景的基础上，研制了一种新型的低- $α$ $μ$ -PIC探测器。所产生的$μ$ -PIC作为气体检测器表现良好，并且来自$μ$ -PIC的$α$射线发射率降低了100倍。
2020-06-28 physics.ins-det
Production of monochromatic $^{228}$Ra $α$-sources for detector characterization
粒子探测器对不同类型辐射的响应不一定相同，在某些情况下，忽略这种行为可能导致对所获取数据的误解。虽然商用放射源通常适合于研究对$β$和$γ$的响应，但是在$α$的情况下，对定制源的需要来自于$α$辐射的固有性质，其强制发射器直接面对检测器。在这项工作中，我们将展示如何灵活地生产$α$源，用于检测器表征的多项研究。这些是从一组主要来源获得的，这些来源是从欧洲核子研究中心的ISOLDE设施收集放射性$^{228}$ Ra离子获得的。我们说明了这种技术的潜力与实际应用的情况下，到目前为止，所获得的结果的辐射热探测器和例子。
2022-12-06 physics.ins-det
Development of Low Radioactive Molecular Sieves for Ultra-Low Background Particle Physics Experiment
本研究开发了用于超低本底粒子物理实验的低放射性分子筛。制造的MS为4A型。$^{226}$ Ra和$^{232}$ Th的浓度分别为约57和198 mBq/kg，通过应用高纯锗（HPGe）测量来测量。$^{226}$ Ra和$^{232}$ Th的放射性分别比市售产品降低约99%和97%。此外，用针式氡探测器测得的MS滤片的氡射出率约为2.1mBq。该质谱仪有望从需要低放射性的惰性气体中去除杂质，如暗物质搜索实验。
2020-01-07 physics.ins-det
Low Radioactive Material Screening and Background Control for the PandaX-4T Experiment
PandaX-4 T是中国锦屏地下实验室采用双相TPC技术进行的吨级暗物质直接探测实验。PandaX-4 T的材料筛选采用了多种超低本底技术，包括HPGe γ谱、ICP-MS、中子活化分析、氡射气测量系统、氪分析站和α探测系统。选择低背景材料组装探测器。研究了表面处理程序以进一步抑制放射性背景。结合测量结果和蒙特卡罗模拟，估算了PandaX-4 T在1-25 keV $\rm{}_{ee}$能区的总物质本底率：电子反冲为（9.9 $\pm$ 1.9）$\times \ 10^{-3}$ mDRU，核反冲为（2.8 $\pm$ 0.6）$\times \ 10^{-4}$ mDRU.此外，估计检测器中的$^{nat}$ Kr <8 ppt。
2022-04-23 hep-ex physics.ins-det
DUNE: science and status
本文介绍下一代长基线中微子振荡实验DUNE的科学目标（确定中微子质量层级等）、探测器构成（近/远探测器）及原型（ProtoDUNE等）的最新进展。
2025-02-12 hep-ex physics.ins-det
An In-Situ Movable Calibration Source for Cryogenic Particle Detectors
一个原型装置能够移动放射性校准源到多个位置，在毫开尔文温度下使用修改后的商业步进电机。它是作为低温暗物质探测器的原位校准策略而开发的。通过在原型暗物质探测器的多个径向位置上扫描校准源获得的数据证明了其功能。结构，热负荷，和操作的设备进行了讨论，因为是检测器操作上的电机的效果。作为这样的设备的效用的一个例子，在SuperCDMS检测器的多个位置采取的样本数据集。
2020-04-29 hep-ex physics.ins-det
Monte Carlo Simulation Of Active Neutron Interrogation System Developed For Detection Of Illicit Materials
目前，国际恐怖主义的威胁已达到严重程度，要求全世界加强安全。可制成辐射扩散装置的放射性材料通常会发射伽马射线，而铀和钚等裂变材料则会通过自发或诱导裂变发射中子和伽马射线。因此，有害物质的检测和识别变得越来越重要。介绍了基于高分段中子/γ射线探测器和脉冲中子发生器的主动中子探询系统的GEANT 4蒙特卡罗模拟结果。该系统能够探测放射性和特殊核材料、爆炸物和毒品并对其成像。分段闪烁探测器作为散射相机工作，允许选择在探测器块中经历多次相互作用的伽马射线事件，用于放射源定位。探测器由塑料闪烁体制成的块和CsI块组成，塑料闪烁体提供散射，CsI块用作吸收剂，CsI块用作吸收剂，CsI块必须有效地探测用于识别的特征伽马辐射。由于这种成像能力，背景事件可以被显著地拒绝，减少了高置信度检测所需的事件数量，从而大大提高了其灵敏度。一种用于屏蔽放射性物质探测的散射成像仪已被概念化、模拟和改进，以最大限度地提高灵敏度，同时最大限度地降低成本。
2017-11-13 nucl-ex physics.ins-det
Simulation of natural radioactivity backgrounds in the central detector
江门地下中微子观测站（JUNO）是为确定中微子质量等级和探测中微子振荡的基本性质而提出的实验。JUNO中心探测器是一个具有20 kton基准质量的球形液体闪烁体探测器。要求在极低的放射性背景下实现$3\%/\sqrt{E(MeV)}$能量分辨率，这对探测器设计提出了很大的挑战。为了保证探测器的性能满足物理要求，需要对探测器进行可靠的仿真，为探测器的设计提供有用的信息。对JUNO中心探测器中的天然放射性背景进行了模拟研究，以指导探测器的设计，并对探测器材料的放射性纯度提出要求。
2015-05-13 hep-ex physics.ins-det
Design of Guide Tube Calibration System for JUNO Experiment
江门地下中微子观测站（JUNO）是一个用20千吨液体闪烁探测器测量中微子质量等级的观测站。为了校正探测器的边界效应，设计了一种沿探测器外表面给定经度布置放射源的导管校正系统（GTCS）。在本文中，我们通过仿真研究了该系统的物理情况，从而导致机械设计。
2019-05-06 hep-ex physics.ins-det
Improving the particle identification of radioactive isotope beams at the RIBLL2 separator
为了提高HIRFL-CSR复合体中RIBLL 2分离器的粒子识别能力，构建并安装了一种用于测量F1色散平面上碎片起始时间和位置的新的高性能探测器，并开发了一种使用实验获得的离子光学传输矩阵元从测量位置和ToF信息实现精确B \r{ho}确定的方法。利用高性能的探测器和精确的B \r{ho}测定方法，在RIBLL 2-ETF上，在全动量接受条件下，清晰地识别出了300 MeV/核子的78 Kr碎裂产生的碎片。对~（75）As ~（33+）碎片的原子序数Z分辨为σZ~0.19，质荷比A/Q分辨为σA/Q~5.8e-3。这一重大改进将提高奇异核的收集效率，使感兴趣核的范围从A<40质量区扩展到A~80质量区，并促进RIBLL 2分离器上放射性核束实验的发展。
2021-06-09 nucl-ex physics.ins-det
Customized calibration sources in the JUNO experiment
本研究为JUNO中微子探测器定制了激光校准系统与四种放射性γ源，实现高精度时间同步和宽能量覆盖，并验证其放射性与杂质泄漏风险满足实验要求。
2024-12-18 hep-ex physics.ins-det
Composite macro-bolometers for the rejection of surface radioactive background in rare-event experiments
寻找罕见事件的实验，如无中微子双β衰变和暗物质候选者的相互作用，需要极低水平的背景。当这些实验使用宏测辐射热计进行时，表面附近的放射性污染特别令人担忧。为了控制表面污染的影响，我们开发了一种新的技术，该技术使用复合宏测辐射热计，以确定发生的能量沉积靠近材料的表面，直接围绕探测器。复合宏测辐射热计建议和研究在这里包括一个主要的能量吸收器，是热耦合到和完全包围薄吸收器，作为主动屏蔽。表面能沉积可以通过分析主吸收体和屏蔽中的同步信号来排除。在本文中，我们描述了一个完整的热模型和实验结果的三个原型探测器。该探测器由Ge、Si或TeO2薄吸收体作为有源屏蔽组成，所有这些吸收体都以TeO2晶体作为主吸收体。在所有情况下，表面事件拒绝能力清楚地证明。此外，模拟和初步结果表明，它是可能的，以检测能量沉积发生在屏蔽没有单独的读出通道。通过脉冲形状鉴别，屏蔽层中的能量沉积与主吸收体中的能量沉积相区别。这种简化使得这种技术成为一种可行的方法，用于在下一代测热双β衰变搜索中拒绝表面能沉积，例如CUORE实验的可能扩展或升级。
2011-03-09 nucl-ex physics.ins-det
MuSIC@Indiana: an effective tool for accurate measurement of fusion with low-intensity radioactive beams
介绍了多采样电离室MuSIC@Indiana的设计、结构和特性。该探测器提供了有效和准确的测量近势垒能量的聚变截面。在E $_{lab}$ = 50-60 MeV下，检测器对$^{17,18}$ O、$^{19}$ F、$^{23}$ Na、$^{24,26}$ Mg、$^{27}$ Al和$^{28}$ Si的低强度束的响应。MuSIC@Indiana是通过使用CH $_{4}$气体测量11 $<$ E $_{cm}$ $<$ 20 MeV的$^{18}$ O+ $^{12}$ C聚变激发函数而委托的。一个简单、有效的分析清楚地区分了质子捕获和两体散射事件与碳上的聚变。使用MuSIC@Indiana，实现了对单个入射光束能量的激发函数上的15个点的测量。所得的激发函数与文献数据吻合较好
2021-07-12 nucl-ex physics.ins-det
Technology of the SoLid detector and construction of the first submodule
SoLid实验旨在通过寻找短基线中微子振荡来解决反应堆反中微子异常。该实验使用了一种新的探测器技术，该技术基于5cm x 5cm x 5cm PVT立方体和6个LiF：ZnS屏幕的组合。与标准液体稀释器+ Gd探测器相比，该技术提供了本底抑制能力、中子识别和逆β衰变定位的改进。这些会议记录讨论了安装在比利时莫尔SCK-CEN的BR 2研究堆的第一个模块的建造和调试。放射源用于研究光衰减和校准探测器的能量响应。
2015-11-24 hep-ex physics.ins-det
Low energy calibration in DUNE far detector prototypes
DUNE原型探测器利用天然$^{39}$Ar衰变进行低能量标定，通过分析宇宙线和束流数据提取标定因子与复合因子，验证了MeV尺度重建能力，支持DUNE低能量物理目标。
2025-05-23 hep-ex physics.ins-det
Characterization of PARIS LaBr$_3$(Ce)-NaI(Tl) phoswich detectors upto $E_γ$ $\sim$ 22 MeV
为了了解PARIS（用于放射性离子和稳定束研究的光子阵列）探测器的性能，对两个单独的phoswich（LaBr $_3$（Ce）-NaI（Tl））元件进行了详细的表征。在$E_γ$ = 0.6 ~ 22.6 MeV的宽范围内，使用放射源和采用$E_p$ = 163 keV和$E_p$ = 7.2 MeV的$^{11}B(p,γ)$反应，研究了探测器响应。LaBr $_3$（Ce）探测器的能量响应的线性度测试高达22.6 MeV，使用三种不同的分压器。建立了基于CAEN数字化仪的数据采集系统，并对其进行了优化，以获得最佳的能量和时间分辨率。测量了$\sim$在$E_γ$ = 22.6 MeV处的能量分辨率为2.1%，在高能范围内线性最好。在对数字化脉冲实施CFD算法后，用$^{60}$ Co源测量了phoswich探测器的时间分辨率，发现其具有优异的时间分辨率（FWHM $\sim$ 315 ps）。为了研究计数率对探测器的影响，测量了高达220 kHz计数率的$E_γ$ = 835 keV峰的质心位置和宽度。放射源的测量效率数据与基于GEANT 4的模拟结果吻合良好。文中还给出了各分量能量信号加回后的总能量谱。
2016-05-20 nucl-ex physics.ins-det
Characterizing Quantum-Dot-Doped Liquid Scintillator for Applications to Neutrino Detectors
液体闪烁体探测器广泛应用于现代中微子研究。半导体纳米晶体（称为量子点）的独特光学性质为改进标准液体闪烁体提供了有趣的可能性，特别是当与新的光电探测技术相结合时。量子点还提供了一种用候选同位素掺杂闪烁体以用于无中微子双β衰变搜索的手段。本文首次研究了量子点掺杂液体闪烁体在紫外光和放射性光源下的闪烁特性。
2012-10-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
