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
Consistent empirical physical formula construction for recoil energy distribution in HPGe detectors using artificial neural networks
γ射线跟踪技术是实验原子核结构物理中一种高效的探测方法。在这种方法的基础上，目前正在开发两个伽马射线跟踪阵列，即欧洲的AGATA和美国的GRETA。中子在这些探测器中的相互作用导致伽马射线谱中不需要的背景。因此，这些探测器中的中子的相互作用点必须在伽马射线跟踪过程中确定，以提高光峰效率和伽马射线峰的峰总比。因此，我们用实验和人工神经网络方法计算了1-5 MeV中子非弹性散射锗核的反冲能分布。此外，对于反冲锗核的高度非线性探测器响应，我们通过适当的分层前馈神经网络（LFNN）构建了一致的经验物理公式（EPFs）。这些LFNN-EPFs可以用来获得进一步的物理函数，这可能是相关的确定中子相互作用的γ射线跟踪过程。
2012-07-23 nucl-ex physics.ins-det
First 3D vector tracking of helium recoils for fast neutron measurements at SuperKEKB
我们目前的结果，从第一次部署的新型，高清晰度，紧凑的气体时间投影室（TPC）与像素芯片读出的BEAST II光束背景测量项目的一部分，在SuperKEKB。TPC提供了标准温度和压力下氦和二氧化碳目标气体混合物中中子诱导核反冲电离的详细3D成像。我们发现优秀的电子背景抑制，导致背景无核反冲测量超过50 keVee，尽管极端的高背景环境。我们测量的角分辨率优于20°的反冲轨道长度超过1.7毫米，对应的平均电离能的~100 keVee。我们还获得了3D矢量方向的氦反冲利用沿反冲轴的电荷分布测量，与正确的头/尾分配效率约为80%。有了这个性能，我们提出了测量和模拟的事件率，反冲能谱，和定向分布起源于束气和Touschek束损失SuperKEKB之间的比较。我们利用头/尾识别区分Belle II坐标系中具有正径向速度的中子分量与具有相反方向的中子分量。最后，我们提出了一种新的方法，区分束气相互作用的Touschek光束损失，可以消除需要专门的加速器运行的背景测量。这种方法仍然是有限的。然而，未来的研究应该能够验证这种方法，这反过来又可能导致中子背景分析运行与正常的Belle II操作共生。这里展示的能力也表明，高清晰度反冲成像气体TPC适用于低能量，低背景的实验，如定向暗物质搜索。
2021-10-20 hep-ex physics.ins-det
A TPC-based tracking system for a future Belle II upgrade
在未来十年，强度前沿实验将需要跟踪系统，对高事件和背景率，同时保持良好的跟踪性能是强大的。我们开发了一个假设的未来实验的跟踪系统的第一个概念设计-在这里想象作为一个继任者的美女II-围绕一个时间投影室（TPC）与高分辨率读出。这种选择需要硅顶点检测器的显著扩展以及新的快速定时层。我们在Belle II模拟框架中模拟了这样一个系统的性能，探讨了它的主要技术挑战，并证明了这样一个系统适合于下一代强度前沿对撞机的投影亮度。
2022-03-14 hep-ex physics.ins-det
Investigation of modified ATLAS pixel implantations after irradiation with neutrons
ATLAS实验跟踪探测器的最里面部分主要由平面n $^+$ -in-n硅像素传感器组成。在0期升级期间，可插入B层（IBL）安装在最靠近束流管的位置。其像素以具有矩形形状的n个$^+$注入的$250\,μ$ m $\,\times\,50\,μ$ m的间距布置。基于这种设计，多特蒙德开发了改进的像素设计。这些新像素设计中的六个被布置在十列的结构中，并且被放置在一个传感器上的具有标准设计的结构旁边。由于特殊的保护环设计，每个结构都可以单独供电和研究。这些传感器中的几个被凸块键合到FE-I4读出芯片。其中一个模块用反应堆中子辐照，通量高达$5 \times 10^{15} \, n_{\text{eq}}\text{cm}^{-2}$。这一贡献提出了重要的传感器特性，电荷收集确定与放射源和命中效率的测量，在实验室和测试束，这个辐照设备。结果表明，新的修改后的设计执行类似或更好的IBL标准设计的电荷收集和跟踪效率方面，在一个稍微增加的漏电流的成本。
2018-08-20 physics.ins-det
Design and characterization of the SiPM tracking system of NEXT-DEMO, a demonstrator prototype of the NEXT-100 experiment
NEXT-100实验的目的是使用装有100公斤高压气态氙的TPC（同位素富集度为90%）研究氚-136同位素的无中微子双β衰变。该实验将在西班牙Canfranc Subterráneo（LSC）进行。NEXT-100采用电致发光（EL）技术进行能量测量，分辨率优于1% FWHM。TPC中的气态氙还允许记录两个β粒子的径迹，预计在10巴压力下的径迹长度可达30厘米。记录无中微子双β事件的拓扑特征的能力为双β实验提供了强有力的背景抑制因子。在本文中，我们提出了一种新颖的3D成像概念，使用涂有四苯基丁二烯（TPB）的SiPM进行EL读出，并在NEXT-DEMO（NEXT-100实验的大规模原型）中首次实现。介绍了NEXT-DEMO SiPM跟踪系统的设计和首次表征测量。从其增益图绘制的跟踪平面上的SiPM响应均匀性被示出为优于4%。基于增益漂移的电源电压补偿，研制了一种用于稳定SiPM增益的自动主动控制系统。增益被证明是稳定在0.2%的相对变化，其标称值，由滨松，在10摄氏度的温度范围内。来自电子器件和SiPM暗噪声的噪声水平通常低于ADC中10个光电子（pe）的水平。因此，为捕获跟踪信号设置了10 pe的检测阈值。ADC的全动态范围（4096通道）被证明是足够的信号电平高达200 pe/微秒，这使得记录大多数的跟踪信号。
2013-02-22 hep-ex physics.ins-det
3-D Tracking of Nuclear Recoils in a Miniature Time Projection Chamber
核反冲的三维重建对于快速中子的定向探测和对弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的方向敏感的搜索是很有意义的，而WIMPs可能构成宇宙的暗物质。我们证明了这种能力与一个微型气体目标时间投影室（TPC）的漂移电荷是雪崩倍增与气体电子倍增器（GEM）和检测与ATLAS FE-I3像素专用集成电路（ASIC）。我们报告的性能表征的检测器，包括测量的增益，增益分辨率，点分辨率，扩散，角分辨率和能量分辨率与低能量的X射线，宇宙射线和α粒子，使用气体Ar：CO $_2$（70：30）和他：CO $_2$（70：30）在大气压下。我们讨论了未来的影响，更大的定向中子和暗物质探测器。着眼于设计和选择这些组件，我们概括我们的结果到检测器性能的分析表达式尽可能。最后，我们展示了3-D定向检测的快中子源。
2014-07-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Liquid scintillator as tracking detector for high-energy events
大体积的液体闪烁体可以用作跟踪探测器来测量高能中微子事件，如大气中微子和中微子束。在1 GeV以上，轻子味识别几乎是绝对的。能量分辨率为2- 5%，主要的不确定性来自核物理和认识不足的强子。在GeV尺度下，反中微子可以通过中子和质子信号在统计上与中微子区分开来。
2009-09-28 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Development and Characterization of a Time Projection Chamber Prototype for Neutron Oscillation Searches at the European Spallation Source
Lund University（隆德大学）；European Spallation Source ERIC（欧洲散裂源）
针对HIBEAM实验中的中子-反中子振荡搜索，开发并验证了一种紧凑型时间投影室原型及其径迹重建算法，通过宇宙线、质子散射和模拟数据测试，实现了亚毫米级径迹分辨和粒子识别能力。
2026-05-27 physics.ins-det
Muon Tracking with the fastest light in the JUNO Central Detector
江门地下中微子观测站（JUNO）是一个多用途的中微子实验装置，它采用中心探测器（CD）测量中微子质量等级。中心探测器位于地下700 m处，由约18，000个光电倍增管（PMT）和2万吨液体闪烁体（LS）组成。宇宙μ子到达JUNO探测器的速率约为3 Hz，μ子感生的中子和同位素是中微子探测的主要本底。探测器中μ子轨迹的重建对于研究和剔除这些背景至关重要。本文介绍了JUNO CD中μ子的跟踪算法，并采用最小二乘法对PMT的首次命中时间进行了计算。每个PMT的FHT的校正被认为是重要的，以减少重建偏差。空间分辨率优于3 cm，角分辨率优于0.4 °，距离探测器中心16 m处跟踪效率大于90%.
2018-03-28 physics.ins-det
The NOVO project neutron detection for real-time range verification in proton therapy, A Monte Carlo feasibility study
质子治疗过程中组织中质子范围的不稳定性限制了治疗递送的精度。这些不确定性导致治疗范围扩大，从而增加了对健康组织的辐射剂量。实时范围验证技术旨在减少这些不确定性，以充分利用初级质子的有限范围。在本文中，我们提出了一个新的概念，实时范围验证的基础上检测次级中子产生的核相互作用在质子治疗。所提出的探测器概念很简单;由富氢转换器材料和两个带电粒子跟踪探测器组成，模仿质子反冲望远镜的布置。入射到转换器材料上的中子通过弹性和非弹性（n，p）相互作用转换成质子。质子随后在跟踪检测器中被检测到。这些质子的方向和位置上的信息，然后利用在一个新的重建算法来估计由质子束，这反过来又与初级质子范围的中子生产的深度分布。在本文中，我们提出的Monte Carlo可行性研究的结果表明，所提出的概念可用于实时范围验证毫米精度的质子治疗。
2018-10-16 physics.ins-det physics.med-ph
Radiopurity assessment of the tracking readout for the NEXT double beta decay experiment
采用氙时间投影室的中微子实验（NEXT）旨在研究136氘的无中微子双β衰变，这需要对潜在背景进行严格抑制;因此，正在进行广泛的筛选和选择过程，以控制NEXT实验装置中使用的材料的放射性纯度水平。探测器的设计结合了测量的拓扑签名的事件的背景歧视与能量分辨率优化。分离的能量和跟踪读出平面基于不同的传感器：用于量热法的光电倍增管和用于跟踪的硅多像素光子计数器。与气体检测器介质直接接触的辐射纯跟踪平面的设计是特别具有挑战性的，因为根据数据库和文献中的可用信息，所需的部件（如印刷电路板、连接器、传感器或电容器）通常对于需要超低背景条件的实验来说活动太大。在这里，放射性纯度评估跟踪读出组件的基础上，伽马射线光谱使用超低背景锗探测器在西班牙的Anatorio Subtagueo de Canfranc。根据所获得的结果，已经确定了由Kapton和铜、硅光电倍增器和其他所需部件制成的足够的放射纯的印刷电路板，其满足在感兴趣的区域中的总体本底水平至多为8 × 10-4计数keV-1 kg-1 y-1的要求。
2015-06-15 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Track identification and reconstruction in fast neutron detection by MPGD
近二十年来，微图形气体探测器在粒子探测中得到了广泛的应用。在这项工作中，一种新的方法的径迹识别和重建的快中子探测MPGD，这在大多数情况下，需要一个强大的拒绝的伽马背景。基于该方法，可以在基于FPGA的DAQ系统中构建在线跟踪系统，以显著提高计数率和空间分辨率的能力。这项工作也提供了一个潜在的用途，在未来的强子实验，如SoLID光谱仪在杰弗森实验室。
2015-12-15 nucl-ex physics.ins-det
AGATA: Gamma-ray tracking in segmented HPGe detectors
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。与此同时，正在开发基于伽马射线跟踪的下一代高分辨率伽马射线光谱仪，用于研究这些奇异核的结构。追踪$γ$射线与追踪带电粒子的主要区别之一是，伽马射线不是“连续地”在探测器中沉积能量，而是以几个离散的步骤沉积。此外，在核谱学领域中，源的位置大多是已知的，而检测器中的确切相互作用位置是未知量。这使得锗中伽马射线跟踪的挑战与硅探测器中的顶点相比有所不同。在这些程序中，我们提出了用于确定在探测器中的3D相互作用位置的方法，以及如何使用这些来重建AGATA探测器阵列中的伽马射线轨道。我们还提出了初步的模拟结果，建议在束的方法来测量的相互作用的位置分辨率的锗探测器。
2008-11-29 nucl-ex physics.ins-det
A new gas-based proton-recoil telescope for quasi-absolute neutron flux measurements between 0.2 and 2 MeV neutron energy
中子注量率的绝对测量是中子感生截面测量、中子束线表征和剂量学研究的必要前提。研制了一种基于质子反冲过程的气体中子探测器，用于测量0.2 ~ 2 MeV中子通量。该探测器由两个分段电离室组成，采用Micromegas技术，可提供准绝对中子通量测量，精度为\simeq 3%。气压的灵活性使望远镜对γ和电子背景不敏感，因此作为中子通量仪器比半导体材料更有优势。可调节的气体压力和H样品厚度，Micromegas技术的使用和跟踪能力允许在大动态范围内检测中子，低至200 keV，具有良好的散射中子事件和随机背景抑制
2019-01-18 nucl-ex physics.ins-det
Potential of Thin Films for use in Charged Particle Tracking Detectors
薄膜技术广泛应用于日常电子产品，特别是液晶显示屏、太阳能电池和有机发光二极管。我们探索这种技术作为带电粒子辐射跟踪探测器的潜力，用于高能物理实验，如在大型强子对撞机或相对论重离子对撞机。通过现代制造技术，许多半导体材料可用于构造具有像素尺寸在几微米量级上的集成电子器件的薄的柔性检测器。我们回顾了有前途的候选人的材料特性，讨论了与这种技术相关的潜在好处和挑战，并回顾了以前证明的适用性作为中子探测器。
2014-11-06 hep-ex physics.ins-det
Conformal Tracking for all-silicon trackers at future electron-positron colliders
共形跟踪是一种创新的和全面的模式识别技术，使用基于元胞自动机的跟踪发现在共形映射空间中执行。它特别适合于具有高位置分辨率的轻质硅系统，例如为未来正负电子对撞机设计的下一代跟踪探测器。该算法已开发和验证CLICdet跟踪器的模拟数据。该算法不仅在跟踪效率、假目标率和跟踪参数分辨率方面表现出了优异的性能，而且对高波束背景具有很好的鲁棒性。由于其几何不可知的性质和它的模块化，该算法是非常灵活的，可以很容易地适应其他探测器的设计和实验环境，在未来的$e^+e^-$对撞机。
2019-08-01 hep-ex physics.ins-det
A next-generation inverse-geometry spallation-driven ultracold neutron source
提出了下一代散裂驱动强流超冷中子源的物理模型，该源的超冷中子提取率比现有最强源高出约一个数量级，比现有源高出约三个数量级。这种UCN电流优化源将大大改善目前统计上有限的尖端UCN测量。一种新颖的“逆几何”设计与40 L超流$^4$ He（He-II）一起使用，其用作冷中子（CN）到UCN的转换器，用最先进的过冷低温技术冷却到$\sim$ 1.6 K。我们的设计针对He-II及其容器上的100 W最大热负荷约束进行了优化。在我们的几何结构中，溅射靶对称地缠绕在UCN转换器周围，以允许在相对大体积的钨溅射靶上光栅扫描质子束，从而降低对冷却要求的需求，这使得合理地假设仅水边缘冷却就足够了。我们的设计经过几个步骤的改进，在我们的另一个限制1兆瓦的最大可用质子束功率下达到$P_{UCN}=2.1\times10^9\,/$。然后，我们研究了氦-II散射内核的影响，以及由于加压达到$P_{UCN}=1.8\times10^9\,/$ s的$P_{UCN}$的减少。最后，我们提供了一个设计的UCN提取系统，考虑到所需的He-II热传输性能和实施的He-II遏制箔，允许UCN传输。我们估计一个总的有用UCN电流从我们的源$R_{use}=5\times10^8\,/$ s从一个18厘米直径的指南5米的来源。在保守的“不返回”近似下，该速率可以在具有$^{58}$ Ni（335 neV）截止电势的$…
2019-10-24 physics.app-ph physics.ins-det
Activities of the Korea ALICE group for the development and production of the next-generation silicon tracker
针对 ALICE 3 硅径迹探测器面积约达 ITS2 五倍带来的量产挑战，韩国 ALICE 小组开展传感器评估、自动化固晶组装与原型模块构建，以建立可扩展的批量生产流程。
2025-10-20 nucl-ex physics.ins-det
Precision Muon Tracking Detectors for High-Energy Hadron Colliders
小直径μ子漂移管（sMDT）室与15毫米管直径是一个具有成本效益的技术，高精度μ子跟踪大面积在高本底率，预计在未来的高能强子对撞机，包括HL-LHC。该室的设计和施工程序已优化大规模生产，并提供传感线定位精度优于10？M. sMDT室的速率能力已在CERN伽马辐照设施进行了广泛测试。它超过了ATLAS μ子漂移管（MDT）室，这是在前所未有的高背景率的中子和伽马射线，由一个数量级，这是足够的几乎整个μ子探测器接受FCC-hh在最大亮度。sMDT的运行和建造经验来自正在进行或正在为LHC第1和第2阶段准备的ATLAS μ子谱仪升级。
2016-03-29 hep-ex physics.ins-det
ACHINOS: A Multi-Anode Read-Out for Position Reconstruction and Tracking with Spherical Proportional Counters
球形正比计数器是一种多功能气体探测器，其物理应用范围从稀有事件搜索到快中子光谱学。在其最简单的形式中，检测器以单通道读出操作，并使用脉冲形状信息来重建相互作用半径，其用于背景辨别和目标体积定义。读出仪器的最新发展使得能够使用多阳极读出结构ACHINOS。多个阳极提供关于相互作用位置的信息，该信息与径向信息耦合，可以用于重建电离轨迹。这种能力对探测器的几种应用有影响，例如，在罕见事件搜索中的背景辨别。
2022-11-21 hep-ex physics.ins-det
Neutron imaging detector based on the muPIC micro-pixel chamber
我们已经开发了一个原型的时间分辨中子成像探测器采用微像素室（muPIC），一个微图案的气体探测器，再加上一个现场可编程门阵列为基础的数据采集系统在高强度中子源的中子射线照相的应用。该原型系统的有效面积为10 cm x 10 cm，在2个大气压的气压下运行，可测量每个中子诱发事件的能量沉积（通过超过阈值的时间）和三维轨迹，从而可以以更高的精度重建中子相互作用点。使用简单的位置重建算法，实现了349 +/-36微米的空间分辨率，并预期进一步改进。详细的跟踪可以很好地抑制背景伽马射线，从而使有效的伽马灵敏度达到10^-12或更低，同时还能稳定、可靠地识别中子。该探测器的时间分辨率为0.6微秒。
2012-09-26 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
