Discrimination between Nuclear Recoils and Electron Recoils by Simultaneous Detection of Phonons and Scintillation Light
我们研制了一个探测器，它由一个以闪烁晶体为吸收体的低温量热计和一个用于探测闪烁光的第二量热计组成，两者都工作在12 mK。用质量为6g的CaWO_4晶体作吸收体，在15keV以上的能量范围内，实现了对核反冲和电子反冲的区分，抑制因子为99.7%。这种新的方法将被应用于CRESST（低温稀有事件搜索与超导温度计）实验寻找暗物质弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的背景拒绝。
1999-06-08 hep-ex physics.gen-ph physics.ins-det
Scintillation yield and time dependence from electronic and nuclear recoils in liquid neon
我们已经进行了液体氖闪烁光的测量，观察我们的检测器高达（3.5 $\pm$ 0.4）光电子/千电子伏的信号产量。我们测量脉冲形状之间的歧视效率电子和核反冲液体氖从50和300千电子伏的核反冲能量。我们还测量了\leff，参数在液体氖之间的30和370 keV的核反冲能量，观察到平均\leff $=0.24$高于50 keV。我们观察到的闪烁时间分布和信号产率的液体氖的压力和温度的依赖性。
2012-08-13 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Scintillation and Ionization Responses of Liquid Xenon to Low Energy Electronic and Nuclear Recoils at Drift Fields from 236 V/cm to 3.93 kV/cm
本文报道了在236 V/cm ~ 3.93 kV/cm的不同漂移场下，利用具有高能量和位置分辨率的三维灵敏液氙时间投影室，对低能电子（约3--7 keV $_{ee}$）和核反冲（约8--20 keV $_{nr}$）在液氙中的闪烁和电离产额的新测量结果。我们测量的信号响应核反冲同意从NEST模型的预测。然而，我们测量的电子反冲电离（闪烁）产额始终高于（低于）从NEST模型约5 e $^-$ /keV $_{ee}$（ph/keV $_{ee}$）在所有扫描的漂移场。新的复合参数的基础上的Mesquas-Imel盒模型来自我们的数据。由于以前缺乏对液态氙中低能电子反冲的闪烁和电离产额的精确测量，我们的新测量提供了迄今为止最好的可用数据，覆盖了与暗物质搜索相关的液态氙探测器在不同漂移场的低能区。
2015-07-14 hep-ex physics.ins-det
Observation of the Dependence of Scintillation from Nuclear Recoils in Liquid Argon on Drift Field
我们用美国Notre Dame结构与核天体物理研究所生产的低能脉冲窄带中子束辐照双相液氩时间投影室（LAr-TPC），研究了LAr-TPC中反冲核的闪烁光产额。布置液体闪烁计数器以检测和识别LAr-TPC靶中散射的中子并选择反冲核的能量。本文报道了11 keV核反冲产生的液氩闪烁对漂移场的显著依赖性。这一观察结果很重要，因为迄今为止，对稀有液体TPC暗物质搜索灵敏度的估计是基于这样一个假设，即电场对核反冲的光产额只有很小的影响。
2013-12-16 hep-ex physics.ins-det
Nuclear recoil scintillation and ionisation yields in liquid xenon from ZEPLIN-III data
闪烁和电离产率的核反冲在液体氙以上10千电子伏特（核反冲能量）推导出使用宽带Am-Be中子源获得的数据。从两个来源的几次曝光的核反冲数据进行了比较，详细的模拟。能量依赖的闪烁和电离产量得到可接受的适合的数据。效率和分辨率的影响，使用光收集蒙特卡罗，测量光电倍增管的响应曲线和硬件触发器的研究。发现闪烁产率逐渐下降低于~40 keVnr，电离产率上升，两者都与最新的独立测量结果吻合良好。该分析方法适用于最新的ZEPLIN-III数据，获得了显着升级的探测器和精确校准的Am-Be源，以及从2008年首次运行的早期数据。还提出了一种新的方法来推导反冲闪烁产额，其中包括亚阈值S1事件，这证实了主要的分析。
2011-10-17 hep-ex physics.ins-det
Scintillation efficiency of liquid xenon for nuclear recoils with the energy down to 5 keV
在反冲能量从140 keV到5 keV的范围内，测量到液体氙对核反冲的闪烁效率几乎是恒定的。反冲效率与γ射线效率的平均比值为0.19 ± 0.02。
2005-12-15 physics.ins-det physics.space-ph
Calibrating the scintillation and ionization responses of xenon recoils for high-energy dark matter searches
基于液体氙的直接探测暗物质实验最近扩大了他们的搜索范围，包括高能量的核反冲事件的有效场论暗物质和非弹性暗物质相互作用模型的动机，但很少有氙反冲校准100千电子伏以上。在这项工作中，我们测量的闪烁和电离产额氙反冲高达426千电子伏。该实验使用14.1 MeV中子在紧凑的液体氙时间投影室中散射氙，并产生39 keV和426 keV之间的准单能氙反冲。我们报告的氙反冲响应和它们的电场依赖性反冲能量高达306 keV，由于低事件统计和相对温和的场依赖性，在较高的能量下的产额值被报告为平均值的氙响应电场之间的0.2-2.0 kV/cm。这一结果将使基于氙的暗物质实验，以显着增加其高能量暗物质的灵敏度，包括能源领域，以前无法访问，由于缺乏校准。
2022-10-28 hep-ex physics.ins-det
Scintillation and charge extraction from the tracks of energetic electrons in superfluid helium-4
高能电子通过液氦时会沿其轨道产生电离。电离的电子迅速与产生的正离子复合，这导致产生即时闪烁光。通过施加适当的电场，一些电离的电子可以与它们的母离子分离。在给定的外加电场中提取的电离电子的分数取决于电子和离子之间的分离距离。通过研究外加电场对闪烁光的猝灭，测定了1.5 K下超流氦中β粒子径迹上产生的电荷对的平均电子-离子间距。这个平均分离参数的知识将有助于设计使用超流氦作为靶材料的粒子探测器。
2011-09-26 astro-ph.IM cond-mat.other hep-ex
Nuclear Recoil Scintillation Linearity of a High Pressure $^4$He Gas Detector
我们研究了商用高压$^4$ He气体探测器使用氘-氘聚变中子发生器产生的单能2.8 MeV中子的闪烁线性。探测器的闪烁响应测量的反冲能量范围为83千电子伏和626千电子伏之间的标记中子散射到固定的角度与远侧有机闪烁体探测器。将详细的蒙特卡罗模拟与实验数据进行比较，以通过将模拟中的能量沉积的比例与检测器输出进行比较来确定检测器响应的线性。在该分析中，线性闪烁响应对应于模拟能量沉积物与几个不同散射角的实验数据之间的比例因子的一致值。我们表明，该探测器可用于检测快中子相互作用下降到83 keV的反冲能量，并可用于表征低能量中子源，其潜在的应用之一。
2019-10-10 physics.ins-det
Bulk NaI(Tl) scintillation low energy events selection with the ANAIS-0 module
从一些目标核散射的暗物质粒子预计以核反冲的形式沉积非常小的能量（低于100 keV）。由于核反冲与电子反冲的闪烁效率低，在寻找暗物质时考虑的大多数闪烁目标中，低于10 keVee的区域集中了大部分预期的暗物质信号。为此，需要非常低的能量阈值（等于或低于2keVee）和非常低的背景。ANAIS（Annual Modulation with NaI Scintillators）实验。对真实闪烁事件的探测器响应函数的良好了解，对在该能量范围内起作用的其他异常或噪声事件群体的良好表征，以及对后者的方便的滤波程序的开发是强制性的，以在如此低的能量下实现所需的低背景。在这项工作中，我们将提出具体的协议，选择散装闪烁事件在碘化钠（铊），其应用程序获得的数据与ANAIS-0原型。预期在NaI（Tl）中由核或电子反冲产生的闪烁脉冲中的时间常数略有差异，因此为了分析这些过滤程序在可归因于暗物质的反冲群体的情况下的效果，使用了中子校准的数据。
2014-12-18 astro-ph.IM physics.ins-det
New Measurement of the Relative Scintillation Efficiency of Xenon Nuclear Recoils Below 10 keV
液态氙是直接暗物质实验中的一种重要探测介质，用于寻找由夸克与弱相互作用粒子弹性散射产生的低能核反冲。现有的两个测量的相对闪烁效率低于20千电子伏的核反冲导致不一致的外推在较低的能量。这导致了不同的能量尺度，从而导致了液体氙暗物质探测器的灵敏度范围。我们报告了一个新的测量的相对闪烁效率低于10千电子伏的液体氙闪烁探测器，优化最大的光收集。该探测器的内表面的95%以上装有光电倍增管，对于122 keV伽马射线，闪烁产率为19.6光电子/keV电子当量。我们发现，5千电子伏的核反冲的相对闪烁效率为0.14，保持恒定的这个值高达10千电子伏。对于更高的能量反冲，我们测量到的值约为20%，与以前报道的数据一致。根据这一新的测量结果，XENON 10实验的自旋无关的WIMP-核子截面的结果（假设相对闪烁效率为0.19），对于质量为100 GeV/c $^2$的WIMP，从$8.8\times10^{-44}$ cm $^2$变为$9.9\times10^{-44}$ cm $^2$，对于质量为30 GeV/c $^2$的WIMP，从$4.4\times10^{-44}$ cm $^2$变为$5.6\times10^{-44}$ cm $^2$。
2010-05-16 astro-ph physics.ins-det
Ionization and scintillation of nuclear recoils in gaseous xenon
在电致发光时间投影室中同时观测到了氙在14巴压力下的核反冲产生的电离和闪烁。中子从放射性同位素$α$ -Be中子源被用来诱导氙核反冲，并观察到的反冲光谱进行了比较，一个详细的蒙特卡罗采用估计的电离和闪烁产率的核反冲。的能力，区分电子和核反冲使用的比率电离初级闪烁证明。这些结果鼓励进一步研究在气相中使用氙作为暗物质直接探测实验中的探测介质。
2014-09-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Quenching factor measurement for NaI(Tl) scintillation crystal
闪烁晶体通常用于直接探测弱相互作用大质量粒子（WIMP），这些粒子是粒子暗物质的合适候选者。众所周知，电子反冲和核反冲的闪烁光产额是不同的。为了校准WIMP引起的核反冲信号的能量，需要测量猝灭因子（QF），其是核反冲与电子反冲的光产额比。用氘-氘聚变产生的2.43MeV单能中子测量了小尺寸（2cm × 2cm × 1.5cm）NaI（Tl）晶体中Na和I反冲的QF。根据中子的散射角，反冲离子的能量在Na的9 - 152 keV和I的19 - 75 keV的范围内变化。Na的QF在9个点处测量，值在10 - 23%的范围内，而I的QF在4个点处测量，值在4 - 6%的范围内。
2019-01-02 physics.ins-det
Properties for liquid argon scintillation for dark matter searches
本文对5 ~ 250 keV能量的反冲氩离子在液氩中的闪烁产额进行了评价，以用于直接寻找暗物质。用Lindhard理论估计核猝灭。基于双激子扩散反应机制的理论模型进行电子（闪烁）淬灭。电子LET（线性能量转移）进行评估，并用于获得由于反冲Ar离子的初始轨道结构。结果进行了比较，从中子的核反冲的实验值。讨论了闪烁和电离在电场中的行为。带着辐射物理学和化学的笔记来搜索暗物质。
2019-03-14 physics.ins-det
Scintillation-only Based Pulse Shape Discrimination for Nuclear and Electron Recoils in Liquid Xenon
在一个专门的测试设置在神冈天文台，我们研究了脉冲形状歧视（PSD）在液体氙（LXe）的暗物质搜索。PSD在LC 10是基于观察到的闪烁光从电子事件发射的时间比核反冲事件，我们的方法使用了一个简单的比率早期总闪烁光发射在一个单一的闪烁事件。需要50%的核反冲保留效率，我们将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 1.1（stat）\pm 1.2 0.6（sys）\times 10-2，并将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 2.8（stat）\pm 2.5 2.8（sys）\times 10- 2。3，能量在9.6至12 keVee之间，闪烁光产量为20.9 p.e./凯通过掩蔽一些光以将该产率降低至4.6p.e./ keV，相同的方法导致电子事件减少2.4 \pm 0.2（stat）\pm 0.3 0.2（sys）\times 10-1以上较低的能量区域。我们还观察到，在对比核反冲的波动，我们的早期电子事件的总比率大于预期的统计波动。
2011-06-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Precision measurements of the scintillation pulse shape for low-energy recoils in liquid xenon
我们目前的测量闪烁脉冲形状的液体氙核反冲（NR）和电子反冲（ER）在0至0.5 kV/cm的电场能量$<$ 15 keV和$<$ 70 keV电子当量，分别。平均脉冲形状由具有两个指数衰减分量的有效模型很好地描述，其中两个衰减时间是拟合参数。我们发现，由于延迟发光的复合过程中的ER的脉冲显着增宽。除了有效模型外，我们还拟合了一个描述零场下ER复合发光的模型，并得到了很好的一致性。我们估计的最佳性能相结合的S2/S1和脉冲形状ER/NR歧视，并表明，即使与2纳秒的时间分辨率，改善S2/S1歧视是边际，使脉冲形状歧视将可能不会是有用的，为未来的双相液体氙实验寻找弹性暗物质反冲相互作用。
2018-05-23 physics.ins-det
Measurement of the Scintillation Efficiency of Na Recoils in NaI(Tl) down to 10 keV Nuclear Recoil Energy relevant to Dark Matter Searches
我们提出了初步的测量结果的钠反冲在碘化钠（铊）在室温下，在谢菲尔德大学的专用中子设施。测量已经进行了2.45 MeV的单能中子发生器的能量范围从10 keV到100 keV的核反冲能。使用BC501A液体闪烁体探测器对中子进行标记。从BC501A液体闪烁体探测器和中子飞行时间的脉冲形状歧视的削减进行记录的脉冲由一个数字化仪与2纳秒的采样时间。测得的淬火因子范围从19%到26%，与其他实验一致。从脉冲形状分析，从电子和核反冲脉冲的平均时间进行比较，下降到2千电子伏的电子等效能量。
2006-11-22 physics.ins-det
Response of undoped cryogenic CsI to low-energy nuclear recoils
纯CsI在液氮温度下的明亮闪烁使这种材料成为一种有前途的暗物质和中微子探测器。本文首次测量了它对核反冲的猝灭因子。我们的研究结果表明，这是难以区分的钠掺杂碘化铯在室温下。额外的属性，如光产额，余辉，闪烁衰减性能的电子和核反冲，和能量的比例性进行了研究，在\mbox{108-165 K}的温度范围内，确认了巨大的潜力，这种介质的稀有事件搜索。
2021-01-09 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Scintillation efficiency measurement of Na recoils in NaI(Tl) below the DAMA/LIBRA energy threshold
DAMA调制信号的暗物质解释依赖于核反冲的NaI（Tl）闪烁效率。以前的测量钠反冲有很大的差异，特别是在DAMA/LIBRA调制能量区域。本文报道了从3 keV $_{\text{nr}}$到52 keV $_{\text{nr}}$的NaI（Tl）中Na反冲的猝灭效应测量，覆盖了光WIMP解释的整个DAMA/LIBRA能区。通过使用低能量，脉冲中子束，双飞行时间技术，和脉冲形状的歧视的方法，我们获得了最准确的测量这种NaI（Tl）的日期。结果与DAMA报告的低能量值有显着差异，但落在其他以前的测量之间。我们提出的暗物质的DAMA调制信号的解释的新的淬火结果的影响。
2015-03-24 physics.ins-det
Liquid argon scintillation response to electronic recoils between $2.8$--$1275~{\rm keV}$ in a high light yield single-phase detector
测量了零电场下$2.82$ ~ $1274.6~{\rm keV}$能量范围内的电子反冲对液氩闪烁的响应。在该测量中使用的具有大光学覆盖范围的单相检测器基于具有高斯加附加指数项（仅具有高斯项）的光电倍增管单光电子响应建模，产生用于$511.0$ - ${\rm keV}$ $γ$ -射线事件的$12.8 \pm 0.3 ~ (11.2 \pm 0.3)~{\rm photoelectron/keV}$。它暴露于各种校准源，例如$^{22}{\rm Na}$和$^{241}{\rm Am}$ $γ$射线发射器，以及$^{252}{\rm Cf}$快中子发射器，该快中子发射器通过在聚四氟乙烯中与$^{19}{\rm F}$的$(n, n'γ)$反应诱导准单能$γ$射线。此外，检测器的高光检测效率使得能够识别大气氩中的宇宙成因同位素$^{37}{\rm Ar}$的$2.82$-${\rm keV}$峰。由全吸收峰得到了探测器的光产额和能量分辨率。我们发现高达约$25\%$移位的闪烁产额在整个能量范围和$3\%$的能量分辨率的$511.0$-${\rm keV}$线。用常数参数为$ς=0.033 ^{+0.012} _{-0.008}$的M-I箱模型解释了这一结果。对于液态氩，这是第一次测量的能量依赖的闪烁产量下降到几个${\rm keV}$在零场，并提供必要的输入调整氩响应模型用于物理实…
2020-11-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Feasibility Study to use Neutron Capture for an Ultra-low Energy Nuclear-recoil Calibration in Liquid Xenon
超低能量的核反冲测量在液体氙使用中子捕获的可行性进行了研究，为一个小的（亚千克）液体氙探测器，优化了高闪烁增益，和脉冲中子源。测量使用在中子俘获之后的去激发过程期间赋予氙核的反冲能量，其中迅速发射的$γ$级联可以由于动量守恒而为核提供高达$0.3$ keV $_\text{nr}$的反冲能量。一个成功的校准闪烁光子和电离电子产额低于这个能量将有助于更高的灵敏度液体氙实验中寻找轻WIMP。
2022-10-18 hep-ex physics.ins-det
Response of liquid xenon to Compton electrons down to 1.5 keV
液态氙对低能电子反冲的响应与寻找暗物质候选者有关，暗物质候选者主要与介质中的原子电子相互作用，如轴子或轴子状粒子，而不是预测与原子核散射的弱相互作用大质量粒子。最近，液体氙闪烁光已被观察到电子反冲下降到2.1千电子伏，但没有施加电场，用于大多数氙暗物质的搜索。施加的电场可以通过阻碍产生大部分闪烁光子的电子-离子复合过程来降低闪烁产率。我们提出了新的结果，液体氙的闪烁发射响应电子反冲低至1.5千电子伏，有和没有施加电场。在零场时，观察到低于10 keV的每单位沉积能量的闪烁输出减少，在较高能量下下降到其值的近40%。当外加电场为450 V/cm时，我们观察到闪烁输出相对于零场时的值减少到约75%。我们看到在1.5 keV和7.8 keV之间该值没有显著的能量依赖性。根据这些结果，我们估计ZEPLIN-III，XENON 10，XENON 100和XMASS的电子反冲能量阈值分别为2.8 keV，2.5 keV，2.3 keV和1.1 keV，验证了它们对低能电子反冲的出色灵敏度。
2013-06-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Scintillation efficiency of liquid argon in low energy neutron-argon scattering
在实验中寻找与惰性气体（如液态氩）弱相互作用的大质量粒子，需要非常低的核反冲探测阈值。闪烁效率的测定对于量化探测器在低能量下的响应至关重要。我们报告的结果与一个小的液氩细胞使用单能中子束产生的氘-氘聚变源。在零电漂移场下，测量了六个氩反冲能量在11和120 keV之间的光产额。
2015-06-04 astro-ph.IM hep-ph physics.ins-det
A coherent understanding of low-energy nuclear recoils in liquid xenon
液体氙探测器，如XENON10和XENON100，通过寻找仅几keV的核反冲（略高于探测器阈值），获得了对光（<10 GeV）粒子暗物质的灵敏度的很大一部分。然而，在这种能量状态下，探测器阈值和分辨率的正确处理仍然不清楚。液体氙的闪烁产额对核反冲的能量依赖性也严重影响探测器的灵敏度，但许多测量都没有成功地获得一致的结果。在本文中，我们表明可以利用检测到的电离与闪烁的比率来限制闪烁产率。我们还提出了一个严格的处理液体氙探测器的阈值和能量分辨率。值得注意的是，有效能量分辨率与简单的泊松分布显著不同。我们的结论与计算的暗物质排除限制，并表明，现有的数据从液体氙探测器强烈约束最近的解释轻暗物质。
2010-09-07 astro-ph.IM hep-ph physics.ins-det
A measurement of the scintillation decay time constant of nuclear recoils in liquid xenon with the XMASS-I detector
本文报道了在日本神冈地下实验室用XMASS-I探测器对液态氙中核反冲（NR）闪烁衰变时间常数的现场测量。XMASS-I是一个大型的单相氙闪烁探测器，其目的是通过弱相互作用大质量粒子（WIMP）和氙核之间的碰撞引起的NR直接探测暗物质。内部检测器容积包含832 kg的LIPE。$^{252}$ Cf用作照射探测器的外部中子源。通过比较所观察到的光子探测时间与蒙特卡罗模拟的闪烁衰减时间常数的中子诱导NR进行了评价。与衰减时间的拟合优选两个衰减时间分量，一个用于双$_{2}^{*}$单重态和三重态中的每一个，其中$τ_{S}$ = 4.3 $\pm$ 0.6 ns取自先前的研究，测得$τ_{T}$为26.9 $^{+0.7}_{-1.1}$ ns，单重态分数$_{S}$为0.252 $^{+0.027}_{-0.019}$。目的是减少WIMP搜索中的电磁背景。对于50% NR接受度，在5- 10 keV $_{\rm ee}$和10- 15 keV $_{\rm ee}$能量范围内，ER接受度分别为13.7 ${\pm}$ 1.0%和4.1 ${\pm}$ 0.7%。
2018-12-25 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Low Energy Electronic Recoils and Single Electron Detection with a Liquid Xenon Proportional Scintillation Counter
本文表征了单相液态氙比例闪烁计数器（LXePSC）对低能电子反冲的响应，实现了约1keV电子反冲的高效探测及单电子观测，讨论了其在反应堆中微子探测的潜在应用。
2023-06-19 physics.ins-det
Scintillation response of cryogenic CsI to few-keV and sub-keV nuclear recoils
University of Chicago（芝加哥大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（多诺西亚国际物理中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）；Instituto de Física Corpuscular, CSIC & Universitat de València（粒子物理研究所，西班牙国家科学研究委员会与瓦伦西亚大学）
本研究通过低温铯碘化物探测亚keV核 recoil ，并揭示其淬灭因子特性，为中微子和暗物质实验提供关键数据。
2026-09-14 hep-ex hep-ph nucl-ex
Properties of Liquid Argon Scintillation Light Emission
液态氩由于其优异的电荷产额和输运特性以及作为闪烁体而被用作各种中微子和暗物质实验的活性介质。在127 nm附近的10 nm窄谱带内发射出液态氩闪烁光子，其特征时间分布由激发态Ar $_2^*$的最低单重态和三重态衰变到离解基态的两个分量组成。提出了一个模型，该模型考虑了通过与其他三重态的自相互作用或通过与分子Ar $_2^+$离子的相互作用的长寿命的三重态的猝灭。该模型预测的闪烁信号的时间分布和依赖于外部电场的强度和沉积的能量的密度，如果未淬灭的快速和缓慢的组件的相对丰度是已知的。该模型成功地解释了实验观察到的慢分量的特征时间对所施加的电场的强度和增加的光子产额的液体氩掺杂少量的氙（在ppm水平）的依赖性。该模型还预测了电子和核反冲的脉冲形状参数$_{prompt}$对反冲能量的依赖关系以及核反冲在液氩中的相对光产额$\mathcal{L}_{eff}$的行为
2020-12-11 hep-ex physics.ins-det
Investigating the anisotropic scintillation response in anthracene through neutron, gamma-ray, and muon measurements
本文报道了一系列的测量，表征的闪烁响应的结晶蒽入射DT中子，DD中子，Cs-137 γ射线，并首次，宇宙射线μ子的方向依赖性。的中子测量给出的振幅和脉冲形状依赖于质子反冲方向超过一个半球的晶体，确认和扩展文献中以前的结果。在使用入射伽马射线的类似测量中，没有方向效应是明显的，并且相对于电子反冲方向的任何各向异性被约束为具有小于质子反冲事件中存在的十分之一的幅度。在两个方向上测量宇宙μ子，没有观察到各向异性。这组观察结果表明，对于给定类型的闪烁事件，高dE/dx对于各向异性是必要的，这反过来可以用于区分各向异性的根本原因的不同假设，这还没有很好地理解。
2015-10-31 physics.ins-det
The scintillation and ionization yield of liquid xenon for nuclear recoils
氙10是一个旨在直接探测粒子暗物质的实验。它是一个双相（液体/气体）氙时间投影室，具有3D位置成像功能。粒子相互作用产生初级闪烁信号（S1）和电离信号（S2），这两者都是沉积的反冲能量和入射粒子类型的函数。本文提出了一种精确测量氙中核反冲的相对闪烁产额\leff和绝对电离产额Q_y的新方法。一个暗物质粒子被期望通过从氙核散射来储存能量。因此，\leff的知识对于建立实验的能量阈值至关重要;这反过来又决定了对粒子暗物质的灵敏度。我们的\leff测量结果与最近的理论预测一致，超过15 keV的核反冲能量，测量的能量阈值为4 keV。电离产率\Qy的知识是必要的，以建立实验的触发阈值。的电离产率\Qy测量在两种方式，既与以前的测量和10倍的能量阈值较低。
2008-12-31 astro-ph physics.ins-det
Simulation results for a low energy nuclear recoil yields measurement in liquid xenon using the MiX detector
测量液体氙对超低能核反冲事件的闪烁和电离产额对于提高液体氙实验对轻暗物质的灵敏度是必要的。氙上的中子俘获可用于在核去激发期间经由$γ$射线的不对称发射产生能量低于$0.3$ keV $_\text{NR}$的核反冲事件。研究了密歇根氙（MiX）探测器利用中子俘获进行超低能核反冲测量的可行性，MiX探测器是一种小型双相氙时间投影室，经过优化可获得高闪烁增益。模拟的混合X探测器，部分中子慢化剂，和脉冲中子发生器表明，人口的中子俘获事件可以从中子散射事件隔离。此外，通过改变部分中子慢化剂的厚度、中子脉冲宽度和中子脉冲频率来优化MiX探测器中的中子捕获率。
2022-11-07 hep-ex physics.ins-det
NEST: A Comprehensive Model for Scintillation Yield in Liquid Xenon
介绍了一个解释液体氙闪烁产额的综合模型。我们统一了各种定义的功函数丰富的文献中，并纳入所有可用的数据电子反冲闪烁产额。这导致更好地理解电子反冲，并有利于改进核反冲的描述。入射伽马能量范围为O（1 keV）到O（1 MeV）和电场在0和O（10 kV/cm）被纳入这个启发式模型。我们展示了Geant 4实现的结果，但由于该模型有一些自由参数，因此在任何仿真包中的实现都应该很简单。我们使用一个准经验的方法，提高探测器校准和性能验证的目标。该模型将有助于未来探测器的设计和优化。这种模式也很容易推广到其他贵族元素。在本文中，我们奠定了详尽的模拟代码，我们称之为NEST（贵元素模拟技术）的基础。
2011-06-08 physics.ins-det
Measurement of the liquid argon energy response to nuclear and electronic recoils
为研究氩对电离和闪烁的响应（ARIS）实验而建造的液氩时间投影室，在奥赛核物理研究所（Institute de Physique Nuclaire Orsay）用高准直准单能LICORNE中子束辐照，以研究对核反冲和电子反冲的闪烁响应。围绕装置布置的液体闪烁体探测器阵列标记散射中子并选择[7，120] keV能量范围内的核反冲能量。在零场条件下高精度地测量了核反冲的相对闪烁效率，并在一定的外加电场范围内提取了离子-电子复合几率。单康普顿散射电子，所产生的伽马发射的去激发的$^7$ Li* 与束脉冲，以及校准伽马源，用于提取的复合概率作为能量和电子漂移场的函数。ARIS的结果进行了比较，与三个重组概率参数化（Eschas-Imel，Doke-Birks和PARIS），允许定义一个完全全面的模型的液氩反应核和电子反冲下降到几个千电子伏的范围。ARIS对低能液态氩响应的限制使得系统性影响基于液态氩的暗物质搜索实验灵敏度的减少成为可能
2018-04-30 hep-ex physics.ins-det
Pulse-Shape Discrimination of CaF2(Eu)
用一种新的拟合方法测量了CaF_2（Eu）中电子和核反冲产生的闪烁脉冲的衰减时间。在反冲能区5-30 keVee，我们发现电子和核反冲事件的衰变时间存在差异。在反冲能大于20 keVee的区域，我们发现衰变时间与反冲能无关。
2010-07-28 astro-ph.IM physics.ins-det
Effect of an electric field on superfluid helium scintillation produced by alpha-particle sources
本文报道了在饱和蒸汽压下，在0.2 K ~ 1.1 K温度范围内，外加电场（0 ~ 45 kV/cm）时，超流氦中弱α粒子源产生的闪烁的强度和时间依赖性的研究。随着电场的施加，闪烁的即时分量和延迟分量都表现出强度的降低。在45 kV/cm时，瞬发分量的强度的降低与电场强度的线性相关性很好地近似为15%的降低。当使用柱状复合的Kramers理论进行分析时，这种电场依赖性导致以下结论：大约40%的闪烁来自于由最初被提升到激发态的原子形成的物质，60%来自于通过电离和随后与最初具有关于60 nm半径的α轨道的圆柱形高斯分布的电荷的复合而产生的准分子。闪烁的延迟分量的强度对电场强度和温度具有更强的依赖性。这些数据的影响的机制，在液氦闪烁进行了讨论。
2012-04-06 nucl-ex physics.atom-ph physics.ins-det
A New Analysis Method for WIMP searches with Dual-Phase Liquid Xe TPCs
提出了一种新的基于物理观测量的WIMP暗物质研究数据分析方法。传统上，来自液体靶中散射的核反冲能量已经通过在相互作用顶点处产生的初始瞬发闪烁光（S1）来估计。电离电荷（C2）或其二次闪烁（S2）与Log（S2/S1）与S1中的一次闪烁相结合，仅作为电子反冲背景的鉴别参数。支持C2作为更可靠的核反冲能估计比S1的参数。Log（S1/C2）vs.C2的新相空间被引入作为对于核反冲接受更有效的相空间，并且表现出优越的能量分辨率。这是在不损害LIGHTTPC的鉴别能力，也不损害其3D事件重建和基准化能力的情况下实现的，就像只利用电离通道的分析一样。最后，提出了两个独立的能量估计器的概念，用于背景抑制：E2作为主要的（基于C2）和E1作为次要的（基于S1）。Log（E1/E2）与E2的关系被证明是评估WIMP信号候选者的最合适的相空间。
2012-06-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Cryogenic Scintillation Properties of n-Type GaAs for the Direct Detection of MeV/c2 Dark Matter
本文是第一份报告的n型GaAs作为低温闪烁辐射探测器的电子反冲相互作用的暗物质（DM）粒子在探索不足的MeV/c2质量范围内的检测。七个GaAs样品从两个商业供应商和不同的硅和硼浓度进行了研究，其低温光学和闪烁性能。所有样品即使在低温下也是n型的，并且在硅供体和硼受体之间表现出峰值在1.33 eV（930 nm）处的发射。最低激发带峰值在1.44 eV（860 nm），发射和激发带之间的重叠很小。X射线激发的亮度范围从7到43光子/keV。热释光测量表明，n型GaAs不积累亚稳态辐射状态，可能会导致余辉。进一步的发展和使用低温光电探测器承诺一个显着的组合，大的目标尺寸，超低的背景，和灵敏度的电子反冲的几个电子伏特，将产生的DM粒子作为光的几个MeV/c2。
2018-02-26 hep-ex physics.ins-det
Study of nuclear recoils in liquid argon with monoenergetic neutrons
为了发展液态氩暗物质探测器，我们在实验室里组装了一个装置，将中子散射到一个小的液态氩靶上。中子通过氘等离子体中的核聚变以单能量（E_kin=2.45 MeV）产生，并被准直到以单相模式（零电场）操作的3”液氩池上。有机液体稀释器用于标记散射中子并提供飞行时间测量。该装置的设计是为了研究光脉冲的形状和闪烁产额从核和电子反冲，以及从α粒子在工作点有关的暗物质搜索。液氩提供了可能性，以审查闪烁收益在贵液体相对于人口的两个基本准分子状态。在这里，我们介绍了此类研究的实验方法和最近数据的初步结果。
2012-03-05 astro-ph.IM physics.ins-det
Lindhard integral equation with binding energy applied to light and charge yields of nuclear recoils in noble liquid detectors
本文提出了一个基于结合能Lindhard积分方程的低能核反冲电离效率或淬灭因子的模型，并将其应用于惰性液体探测器中核反冲的相对闪烁效率和电荷产额的计算。猝灭模型结合了恒定的平均结合能以及与离子速度成比例的电子阻止本领，并且是分析电荷重组过程以预测电离和闪烁产率的重要输入。我们的研究结果与NEST模拟的Leptin和LAr，并与现有的数据很好地吻合。这些研究与当前和未来使用稀有液体作为中微子物理靶的实验以及直接寻找暗物质有关。
2023-03-23 physics.ins-det
First Demonstration of a Scintillating Xenon Bubble Chamber for Detecting Dark Matter and Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering
2016年6月和11月在西北大学运行的30 g氙气泡室首次观察到过热液体中核反冲引起的同时气泡成核和闪烁。该室装有用于近红外气泡成像的CCD相机、用于检测175 nm氙闪烁光的日盲光电倍增管和用于检测来自生长气泡的超声发射的压电声换能器。从声学信号确定的成核时间用于将特定闪烁脉冲与气泡成核事件相关联。我们报告的数据从这个腔室的热力学“塞茨”阈值从4.2至15.0千电子伏。当暴露于$^{252}$ Cf中子源时，观察到的单个和多个气泡速率表明，对于8.3 keV的热力学阈值，使气泡成核所需的最小核反冲能量为$19\pm6$ keV（1 $σ$不确定度）。这与观察到的气泡成核事件的闪烁光谱一致。我们没有看到伽马射线在任何研究阈值下气泡成核的证据，设定了90%的C. L。在4.2 keV热力学阈值下，每个伽马相互作用的$6.3\times10^{-7}$气泡的上限。这表明比CF $_3$ I泡室中更强的伽马辨别力，支持闪烁产生抑制电子反冲的泡成核而核反冲照常成核泡的假设。这些测量建立了贵液泡室作为一个有前途的新技术，用于检测弱相互作用的大质量粒子暗物质和相干弹性中微子核散射。
2017-06-08 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Measurements of low-energy nuclear recoil quenching factors for Na and I recoils in the NaI(Tl) scintillator
本研究通过改进NaI(Tl)晶体封装提升光产额，实现了更低能量钠核反冲淬灭因子的测量，并重评了既往结果，为暗物质与中微子相关研究提供关键参数支持。
2024-07-09 hep-ex physics.ins-det
Pulse Shape Discrimination of low-energy nuclear and electron recoils for improved particle identification in NaI:Tl
NaI：Tl晶体中的闪烁机制产生不同的脉冲形状，这取决于入射粒子的类型。来自核反冲事件的闪烁光的时间分布比电子反冲事件衰减得更快，并且这种差异可以使用各种脉冲形状辨别（PSD）技术来分类。在这项研究中，我们测量了原子核和电子反冲在碘化钠：铊晶体，与电子的等效能量在2和40千电子伏之间。我们报告一个新的PSD方法，基于事件类型的可能性，这优于电荷加权平均时间，这是传统的度量PSD在碘化钠：铊。此外，我们表明，这两种方法的线性组合提高了在这些能量的辨别力。
2022-05-18 physics.acc-ph physics.ins-det
Quenching Measurements and Modeling of a Boron-Loaded Organic Liquid Scintillator
有机液体稀释剂在实验核物理和粒子物理中有广泛的应用。由于$^{10}$ B的高热中子俘获截面，硼负载的中子吸收器对于检测中子俘获特别有用。这些闪烁器通常用于中子探测器，包括DarkSide-50中子否决器，其中中子在闪烁器中散射质子或在$^{10}$ B上捕获时可能产生信号。重建这些反冲的能量由于闪烁猝灭而变得复杂。了解这些闪烁体中的核反冲如何被抑制是一个重要而困难的问题。在这篇文章中，我们提出了一套测量的中子引起的质子反冲在硼负载的有机液体闪烁体在反冲能量范围从57- 467 keV，我们比较这些测量预测从不同的淬火模型。我们发现，修改后的Birks的模型，其分母是二次的$dE/dx$最好的描述测量，与$χ^2$ /NDF $=1.6$。这一结果将有助于模拟类似探测器中的核反冲闪烁，并可用于提高其中子标记效率。
2017-07-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of scintillation response of CsI[Na] to low-energy nuclear recoils by COHERENT
我们提出了几个测量CsI[Na]闪烁响应3-60 keV能量核反冲的COHERENT合作使用标记中子弹性散射实验和端点技术进行的结果。早期的结果，用于估计相干弹性中微子-核散射（CEvNS）的事件率的第一次观察这个过程中实现的相干在Spinning中子源（SNS），已被重新评估。我们讨论了已确定的系统效应的校正，并更新了相应的不确定性值。估计了更新结果对CEvNS未来精度测试的影响。我们仔细检查可能影响每个测量的潜在系统效应。特别是，我们确认的响应H11934-200滨松光电倍增管（PMT）用于本研究中提出的测量是线性的相关信号标度区域。
2022-10-06 physics.ins-det
A Path to the Direct Detection of sub-GeV Dark Matter Using Calorimetric Readout of a Superfluid $^4$He Target
介绍了一种亚GeV暗物质探测的技术方案，即以低温微量热计为传感器，以超流$^4$ He为靶材料。超流氦靶具有几个有利的性质，包括轻的核质量，以便与轻的暗物质粒子更好地运动学匹配，闪烁光的大量产生，非常好的固有放射性纯度，对外部振动噪声的高阻抗，以及通过将$^4$ He原子释放到真空中（“量子蒸发”）来观察类声子模式的独特机制。在这个概念中，闪烁光子和三重态准分子都使用量热计检测，包括浸入超流体中的量热计。动力学激发的超流介质（旋子和声子）检测使用量子蒸发和随后的原子吸附到一个微量热计悬浮在真空中的目标氦以上。吸附的能量在量热传感之前放大声子/声子信号，产生增益机制，其可以将技术的反冲能量阈值降低到量热计能量阈值以下。我们描述信号产生和信号感测概率，并估计电子反冲歧视。然后，我们模拟伽马射线和中子的放射性背景。暗物质核子弹性散射截面的灵敏度进行了预测，表明即使是非常小的（次公斤）的目标质量可以探测广泛的区域尚未测试的暗物质参数空间。
2019-11-03 hep-ex physics.ins-det
Enhancement of NEST Capabilities for Simulating Low-Energy Recoils in Liquid Xenon
贵元素模拟技术（NEST）是一个详尽的模型集合，解释了贵元素的闪烁光和电离产额作为粒子类型（核反冲、电子反冲、α）、电场和入射能量或能量损失dE/dx的函数。它被打包为Geant 4的C++代码，实现了上述模型，覆盖了默认模型，该模型没有考虑某些复杂性，例如与电子反冲（ER）相比，核反冲（NR）的产量减少。我们在这里提出了改进现有的NEST模型和更新的代码，使包更现实，并把它变成一个更成熟的蒙特卡罗模拟。在得出当前模型时，已考虑了迄今为止NR和ER上所有可用的液体氙数据。此外，NEST解决了核反冲的光和电荷产额的大小，包括它们的电场依赖性的问题，从而揭示了液体氙探测器检测或排除低质量暗物质WIMP的可能性。
2013-07-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Performance of a Chamber for Studying the Liquid Xenon Response to Nuclear Recoils
本文介绍了一个装有7个2英寸光电倍增管的1.2升液体氙室的设计和性能，其目的是研究氙对γ射线和中子的闪烁响应。用伽马射线的测量表明高的VUV光收集效率导致每IkeV的沉积能量约5.5个光电子。能量分辨率（FWHM）为18%和22%，分别为122 keV和511 keV的伽马射线。提出了一种重建（x，y）平面闪烁坐标的算法，并进行了实验验证。位置分辨率估计为6.9毫米（西格玛）为122千电子伏的伽马射线。
2005-01-14 astro-ph physics.ins-det physics.space-ph
Liquid xenon scintillation measurements and pulse shape discrimination in the LUX dark matter detector
弱相互作用大质量粒子（WIMPs）是暗物质的主要候选者，并有望在液体氙时间投影室内产生核反冲（NR）事件。我们提出了一个测量的闪烁时间特性的液体氙在LUX暗物质探测器和开发的脉冲形状判别用于粒子识别。为了准确测量光子的时间特性，我们提出了一种模板拟合的方法来重建光子的探测时间。通过分析2013-16 LUX WIMP搜索期间收集的校准数据，我们提供了一个新的测量电子反冲（ER）低于46 keV的单重态与三重态闪烁比，我们首次测量了反冲能量低于74 keV的NR单重态与三重态闪烁比。我们利用NR和ER事件的光子时间谱的差异，通过使用即时分数歧视参数，这是使用校准数据进行优化，有最少数量的ER事件发生在50\% NR接受区域。然后，我们演示了如何判别可以与电荷到光的歧视，以可能提高核反冲的信噪比结合使用。
2018-05-10 physics.ins-det
Improved Pulse Shape Discrimination in EJ-301 liquid scintillators
数字脉冲波形鉴别技术已成为区分闪烁探测器中的核反冲和电子反冲事件的有效手段。我们评估数字实现的脉冲形状歧视算法在文献中讨论，即电荷比较法，脉冲梯度分析，傅立叶级数和标准事件拟合。此外，我们提出了一种新的算法的基础上的拉普拉斯变换。而不是减少这些算法的性能，以一个单一的数字的优点，我们评估它们作为反冲能量的函数。具体而言，使用商业EJ-301液体sctillators，我们检查在给定的拒绝水平的电子反冲，以及所选择的核反冲事件样品的纯度的核反冲的结果接受。我们发现，无论是标准事件拟合和拉普拉斯变换可以用来显着提高整个能量范围内的歧视能力。此外，我们表明，电荷比较法在准确识别核反冲方面表现不佳。
2017-05-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Observation of the 'head-tail' effect in nuclear recoils of low-energy neutrons
对暗物质的定向探测可以提供对暗物质相互作用的明确观测，即使在存在背景的情况下。本文介绍了一种利用探测器材料探测暗物质粒子散射过程中弹性核反冲产生的闪烁光来测量暗物质风方向标记（“首尾”）的实验方法。该技术是通过标记的低能中子与CF 4在低压时间投影室，是由DMTPC合作开发的散射中产生的核反冲的方向证明。测量沿反冲轨道电离率的下降提供了入射中子的方向标记，并证明了“头-尾”效应的观察。
2007-10-09 astro-ph hep-ex physics.ins-det
Operation of a 1-Liter-Volume Gaseous Argon Scintillation Counter
我们已经建立了一个气相氩离子化检测器，用于测量小的核反冲能（< 10 keVee）。在本文中，我们描述了探测器对X射线和伽马校准源的响应，包括脉冲形状分析、软件触发、气体含量优化以及信号的能量和位置依赖性。我们比较我们的实验结果与模拟使用5.9千电子伏的X射线源，以及更高能量的伽马源高达1332千电子伏。最后，我们描述的检测器，DAQ，和软件设置优化的测量气态氩中的低能核淬灭因子。这项工作是在美国能源部的主持下由劳伦斯利弗莫尔国家实验室进行的，部分根据合同W-7405-Eng-48，部分根据合同DE-AC 52 - 07 NA 27344。由整个实验室LDRD资助。LLNL-JRNL-415990-草案。
2009-08-22 hep-ex physics.ins-det
Experimental study of ionization yield of liquid xenon for electron recoils in the energy range 2.8 - 80 keV
本文报道了用~（37）Ar、~（83）mKr、~（241）Am、~（129）Ar、~（131）Ar等同位素在液态氙中产生的能量低于100 keV的电子反冲的电离产额的首次实验研究结果。用~（37）Ar同位素（2.82）keV直接测量证实，在~ 10 keV能量范围内，电离产额随能量的减小而增大，这与NEST的预测一致。在3.75 kV/cm的电场下，2.82 keV的闪烁衰减时间为25 ± 3 ns。
2014-08-08 hep-ex physics.ins-det
Detection of the primary scintillation light from dense Ar, Kr and Xe with novel photosensitive gaseous detectors
结合电荷或次级闪烁信号的初级闪烁光的检测是确定事件t=0以及填充有惰性气体和/或冷凝惰性气体的大质量TPC检测器中的粒子/光子分离的有效技术。这项工作的目的是证明，昂贵的光电倍增器可以取代廉价的新型光敏气体检测器：线计数器，GEM或玻璃毛细管与碘化铯光电阴极耦合。我们已经进行了系统的测量与Ar，氪和氘气在1-50大气压范围内的压力，以及一些初步的测量与液体氘和液体Ar。与气体探测器，我们成功地检测闪烁光产生的22千电子伏的X射线的效率接近100%。我们还检测到的闪烁光产生的BS（5千电子伏的沉积能量）的效率接近25%。22 keV伽马射线闪烁的成功探测不仅为nTOF和ICARUS实验开辟了新的实验可能性，而且也为其他实验开辟了新的实验可能性，例如通过核反冲发射搜索WIMP。
2001-06-15 physics.ins-det
First measurement of surface nuclear recoil background for argon dark matter searches
直接寻找弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的一个主要背景来自氡子体在探测器表面的沉积。最危险的表面背景是由$^{210}$ Po衰变产生的$^{206}$ Pb反冲。在这封信中，我们报告的第一个特点，这种背景下的液态氩。测量到低能Pb反冲的闪烁信号在氩气中是高度猝灭的，我们估计103 keV的$^{206}$ Pb反冲背景产生的闪烁信号与~ 5 keV（30 keV）电子反冲（$^{40}$ Ar反冲）的闪烁信号相等。此外，我们证明，这种危险的$^{210}$ Po表面背景可以抑制的一个因素~100或更高的脉冲形状歧视的方法，这可以使氩暗物质探测器附近的背景免费和提高他们的潜力，发现中等和高质量的WIMP。我们还讨论了对其他低本底实验的影响。
2016-09-22 physics.ins-det
