Operation and performance of a dual-phase crystalline/vapor xenon time projection chamber
我们已经建立并运行了一个晶体/蒸汽氙TPC，目标是改善对暗物质的搜索。该仪器的动机是，β从氡衰变链衰变到基态目前限制了最先进的液体/蒸气氙实验。相比之下，由于氡链衰变的时间和能量特征，晶体氙靶具有标记和拒绝氡链背景的潜力。本文是第一个演示的晶体/蒸汽氙TPC与电致发光（气体增益）的电子信号读出。它还表明，在晶体氙的闪烁产额似乎是相同的，在液体氙，在以前的结果相反。
2022-03-30 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Xenon Bubble Chambers for Direct Dark Matter Detection
寻找暗物质是当今最令人兴奋的领域之一。随着更大的探测器被建造以提高其灵敏度，背景减少是一个更具挑战性的问题。为此，提出了一种新型的暗物质探测器，氙泡室，其将液体氙TPC的强度（即逐事件能量分辨率）与泡室的强度（即对电子反冲不敏感）相结合。此外，这将是有史以来第一次暗物质探测器在所有三个探测通道上都是活跃的，氙探测器的电离和闪烁特性，以及过热流体中气泡形成的热量。初步模拟表明，根据阈值，可以实现99.99%到99.9999+ %的区分度，这与目前的许多实验相当或更好。纽约州立大学奥尔巴尼分校正在建造一个原型。原型目前正在进行密封，热和压缩测试。
2016-01-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Calibration of a two-phase xenon time projection chamber with a $^{37}$Ar source
我们校准两相氙探测器在0.27 keV的电荷通道和在2.8 keV的光和电荷通道使用的$^{37}$ Ar源，是直接释放到检测器。我们绘制了光和电荷产额作为电漂移场的函数。对于2.8 keV的峰值，我们计算了复合的M-I盒参数，并确定了它对漂移场的依赖性。对于相同的峰，我们实现了能量分辨率，$E_σ/E_{mean}$，在9.8%和10.8%之间的0.1 kV/cm至2 kV/cm的电漂移场。
2017-06-26 physics.ins-det
Development and Performance of a Sealed Liquid Xenon Time Projection Chamber
液态氙（LXe）时间投影室（TPC）技术正在探测从亚GeV到几TeV的大范围暗物质质量。为了进一步提高其对亚GeV暗物质的灵敏度，并利用相干弹性中微子-核散射（CEvNS）监测反应堆中微子，需要对单电子/少电子本底率有更多的了解和抑制。在这里，我们报告的设计和性能的密封LXeTPC与石墨烯涂层的熔融石英窗口作为阴极。密封TPC的目的是将液体氙目标体积与检测器容器中的大部分释气材料隔离，从而提高液体氙净化效率并降低杂质诱导的单个/少数电子背景。我们研究了出气率和净化效率使用的数据从密封TPC与一个简单的净化模型。获得了稀土中杂质光电离的单电子信号，并研究了它们与稀土纯度的关系。将石墨烯涂覆的电极上的光电子发射速率与不锈钢的光电子发射速率进行比较，不锈钢是通常用于LPEG 4检测器的电极材料。我们讨论了可能的进一步改进和潜在的应用密封TPC的下一代液体氙实验的暗物质和中微子物理。
2021-01-21 physics.ins-det
Development of Dual-phase Xenon TPC with a Quartz Chamber for Direct Dark Matter Search
在双相氙时间投影室（TPC）中密封石英室的想法有可能提高未来直接搜索暗物质的探测器灵敏度。在未来的暗物质实验中，TPC探测器面临的一个主要挑战是减少内部背景，如$^{222}$ Rn和电离信号的恶化，由于电负性杂质。密封的石英腔室可以将TPC的敏感体积与外部干扰隔离，因此预计可以防止由放射性和负电性杂质引起的污染，这些杂质来自外部检测器材料。在日本的神冈天文台，我们开发了一种TPC，它带有一个石英腔室，其中含有$ϕ48 \times 58$ mm体积的液体氙。在这个开发阶段，我们的目标不是石英腔室的完美密封性。我们的目标有两个：首先，通过使用校准源来证明TPC中石英材料的存在不会影响其操作;其次，对TPC的特性进行定量测量。在75- 384 V/cm的电场范围内，我们成功地测量了液体氙中电子的漂移速度为1.2- 1.7 mm/ $μ$ s，还观察到单个电离电子产生的小S ~ 2信号，光产额为16.5 $\pm$ 0.5 PE。这些结果与预期值一致;因此，我们的演示为结合石英室的TPC提供了原理证明。
2020-09-13 hep-ex physics.ins-det
Reduction of $^{222}$Rn-induced Backgrounds in a Hermetic Dual-Phase Xenon Time Projection Chamber
$^{222}$ Rn从探测器表面的连续发射导致当前液体氙时间投影室（TPC）搜索暗物质的主要背景。下一代探测器的目标是达到中微子层，如DARWIN。$^{222}$ Rn感应背景可以使用密封TPC来降低，其中敏感目标体积与包含大部分Rn放射表面的检测器的其余部分机械分离。我们提出了一种密封TPC，主要遵循领先的氙气TPC的完善设计，并已成功运行了几个星期。通过按比例放大的结果达到达尔文规模，我们表明，密封TPC的概念可以减少$^{222}$ Rn浓度到所需的水平，即使有不完善的分离的卷。
2022-09-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Time and band-resolved scintillation in time projection chambers based on gaseous xenon
我们提出了一个系统的研究时间和波段分辨闪烁氙基时间投影室（TPC），同时进行初级（S1）和次级（S2）组件在一个小的，纯度控制，设置。我们探讨了一系列普遍的学术兴趣的条件，重点是那些与当代TPC相关的条件：压力范围（[1- 10] bar），减压电场（漂移区（S1）中为[0-100] V/cm/bar，倍增区（S2）中为比例闪烁区），波长带（[145-250]，[250-400]，[400-600] nm）和初级激发（$α$，$β$ -颗粒）。注意的可能性，非传统的闪烁机制，如第三连续发射，复合光从$β$ -电子在高压下（S1），发射从高躺激发态和中性韧致辐射（S2）。时间常数，特别是，闪烁产额已获得作为电场和压力的函数，后者由Geant 4模拟辅助。
2022-01-26 physics.ins-det
Performance of a Radial Time Projection Chamber with Electroluminescence in Liquid Xenon
双相氙时间投影室（TPC）是研究暗物质和中微子物理学的一种领先的探测器技术。这种类型的探测器技术的成功依赖于它的能力，以检测两个主要的闪烁和电离信号的粒子相互作用在液体氙（LXe）。电离电子在气体氙（GXe）中转化为电致发光，其中单个电子在强电场中可以被放大超过100倍的光子数。在大直径TPC的小气体间隙中保持强且均匀的电场是具有挑战性的。一种替代的解决方案是直接在LiNbO3中产生电致发光以克服气隙均匀性问题。在这里，我们报告的设计和性能的单相径向TPC（RTPC），它可以创建和检测直接在发光二极管的电致发光。它通过在轴向中心使用单根导线来产生强电场，简化了LPETTPC的设计和操作。我们提出了这样的RTPC的性能，并讨论其潜在的应用局限性。
2022-02-09 hep-ex physics.ins-det
HERETIX: A Hermetic, Enriched, Rare-Event Time Projection Chamber in Xenon
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；University of Münster（明斯特大学）
提出HERETIX，一种双嵌套时间投影室的多吨级液氙探测器，同时优化弱相互作用大质量粒子搜索和$^{136}$Xe无中微子双β衰变探测，通过密封蓝宝石容器实现超低本底，10年曝光后$0\ u\eta\eta$半衰期灵敏度达$3.2 \ imes 10^{28}$年。
2026-06-26 hep-ex nucl-ex 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
High Resolution Gamma Ray Detection in a Dual Phase Xenon Time Projection Chamber
双相氙时间投影室（XeTPC）作为一种有前途的直接探测暗物质的技术，正被一些实验所使用。我们报告的设计和性能的一个小的3-D敏感的双相XeTPC。探测器中心的位置分辨率为2 mm，受比例闪烁区网孔尺寸的限制。在0.5kV/cm的漂移场下，电离和闪烁信号的结合使662 keV γ射线的能量分辨率达到1.6%（σ /E）。这代表了液体氙探测器中实现的最佳能量分辨率。能量分辨率仅轻微地依赖于漂移场。对于100 V/cm ~ 2 kV/cm的漂移场，662 keV γ射线的能量分辨率（σ /E）优于2%。双相XeTPC具有高的位置和能量分辨率，在无中微子双β衰变探测和γ射线成像方面也有潜在的应用。
2013-12-03 hep-ex physics.ins-det
A New Concept of Liquid Xenon Time Projection Chamber for Medical Imaging
The Bishop's School（主教学校）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文提出一种优化用于医疗成像的液氙时间投影室概念，结合闪烁和电发光电离读出技术，实现低噪声信号放大和内在深度交互测量，提升空间分辨率和事件选择效率。
2026-03-26 physics.ins-det physics.med-ph
A direct test of Auger cascade induced nucleation from heavy element contamination in C$_3$F$_8$ bubble chambers
了解和量化清洁核反冲探测泡室中的γ诱导泡核化背景对基于泡室的暗物质研究至关重要。我们目前的数据证实的假设，大俄歇级联高Z元素，如碘和氙显着增加的C $_3$ F $_8$泡室的伽马射线的响应。这些测试是用一个充满C $_3$ F $_8$ + $\mathcal{O}$（10）ppm氙的小型校准气泡室进行的，表明气泡成核的概率与氙内壳层空位的速率成比例，对于未来在泡室中搜索暗物质所感兴趣的塞茨阈值，达到每个K壳层空位> $10\%$的值。我们还将氩俄歇事件的气泡成核概率的上限，相关的大未来泡室，其中可能包含一些残留的大气氩后，活跃的流体填充。
2022-02-04 physics.ins-det
Performance of a Large Area Avalanche Photodiode in a Liquid Xenon Ionization and Scintillation Chamber
用大面积雪崩光电二极管（LAAPD）探测了α粒子、电子和γ射线在液体氙（LXe）中产生的闪烁光。测量α闪烁产率作为施加的电场的函数。我们估计LAAPD的量子效率为45%。来自零电场下的光测量的最佳能量分辨率对于来自Bi-207的976 keV内转换电子为7.5%（sigma），并且对于来自Am-241的5.5 MeV α粒子为2.6%（sigma）。用于这些测量的检测器也作为网格电离室操作以测量电荷产额。我们证实，在LC 10中使用LAAPD不会引入抑制自由电子漂移的杂质。
2005-02-14 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
A flexible test facility for liquid xenon detector development
针对液态氙时间投影室规模扩大带来的工程挑战，本文介绍了一种大型灵活多功能测试设施，采用浸没式低温冷却系统，支持探测器关键方面开发，提升稳定性并提供多个应用示例。
2025-11-13 physics.ins-det
MOTION, a liquid xenon time projection chamber platform for high voltage technologies in dark matter detectors
该研究构建了70千克的液态氙探测器MOTION，用于研究高压技术相关挑战，为下一代暗物质探测器的设计与运行提供关键依据
2026-10-05 physics.ins-det
Development & Characterization of Electrodes for large-scale Xenon Time Projection Chambers
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of California San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文介绍了大规模氙时间投影室电极的设计与制造，通过模拟和测试实现了高电压电极的开发，并在XENONnT实验中安装用于探测暗物质和稀有事件。
2026-01-14 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
A liquid xenon ionization chamber in an all-fluoropolymer vessel
一种新的技术已经开发出来，以建立容器的液体氙离子化检测器完全超净含氟聚合物。我们描述了低放射性污染方面的优势，提供了一些细节的建设技术，并显示了原型全氟聚合物电离检测器实现的能量分辨率。
2006-11-20 nucl-ex physics.ins-det
Correlated Single- and Few-Electron Backgrounds Milliseconds after Interactions in Dual-Phase Liquid Xenon Time Projection Chambers
我们的特点是单电子和少数电子背景下观察到的双相液体氙时间投影室的时间尺度大大超过最大漂移时间后的相互作用。这些仪器背景限制了探测器对暗物质和宇宙成因中微子的灵敏度。使用普渡大学的~ 150 g液体氙探测器，我们研究了122 keV $^{57}$ Co康普顿相互作用后产生的这些背景在不同探测器条件下的表现。我们发现，在相互作用后，单电子和少电子信号的速率随时间遵循幂律。我们观察到线性增加的提取字段，并在单电子背景增加漂移场的速率增加。将速率归一化为主要相互作用的测量电离信号，速率随相互作用的深度线性增加。我们测试的假设，红外光子（1550 nm）将刺激和加速电子发射通过光剥离杂质，但发现，即使是1瓦的红外线不能减少这些背景。因此，我们提供了一个表征，可以通知低能量罕见事件搜索的背景模型。
2021-07-12 hep-ex physics.ins-det
HydroX, a light dark matter search with hydrogen-doped liquid xenon time projection chambers
本文提出 HydroX 概念，通过在液态氙时间投影室中掺入氢增强轻暗物质相互作用信号，并分析技术、本底问题及潜在灵敏度。
2025-05-19 hep-ex physics.ins-det
Optimal operating parameters for next-generation xenon gas time projection chambers
University of Texas at Arlington（阿灵顿德克萨斯大学）
本文研究了下一代GXeTPC探测器的设计参数对实验性能的影响，发现使用富集氙气的探测器在背景率方面优于自然氙气，且通过优化气体添加剂可有效降低扩散，实现背景率低于0.2事件/吨年。
2026-03-17 hep-ex 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
MiX: A Position Sensitive Dual-Phase Liquid Xenon Detector
随着双相氙探测器技术的成熟，对稀有事件探测的高效率，对双相氙探测器精确表征的需求也在增长。密歇根氙探测器的建造是为了研究大能量范围内液体氙中粒子相互作用的微观物理学，以探索液体氙中辐射探测的各个方面。我们报道了一种小型三维位置敏感双相液体氙时间投影室的设计和性能，该室具有高光产额（$L_y^{122}=15.2 $ pe/keV，零场），长电子寿命（$τ> 200 μ$ s）和优异的能量分辨率（$σ/E = 1\%$，在200 V/cm的漂移场中，1,333 keV的伽马射线）。具有如此高能量分辨率的液体氙时间投影室不仅可以用于暗物质直接探测研究，而且可以用于无中微子双β衰变实验和其他应用。
2015-10-26 physics.ins-det
Measurement of scintillation from proportional electron multiplication in liquid xenon using a needle
本研究提出在液氙中使用针状高压电极替代细线，成功演示了正比电荷倍增与次级闪烁产生，为开发大型单相双读出时间投影室电极结构奠定重要里程碑。
2024-01-04 physics.ins-det
Direct comparison of high voltage breakdown measurements in liquid argon and liquid xenon
随着贵液时间投影室尺寸的增长，其高电压要求增加，并且需要对介电击穿和电致发光的开始进行详细的、可再现的研究以告知其设计。氙击穿装置（XeBrA）是一个5升低温室，用于表征液态氙和液态氩的直流高压击穿行为。在阴极-阳极间距为1 ~ 6 mm、电压差为75 kV的条件下，对面积达33 cm $^2$的电极进行了测试。观察到击穿电场与电极面积之间呈幂律关系。在相同的实验装置中，液氩和液氙的击穿行为是可比的。
2019-12-16 hep-ex physics.ins-det
Low-threshold response of a scintillating xenon bubble chamber to nuclear and electronic recoils
本文展示了闪烁氙气泡室在低至0.50 keV热力学阈值下对约1 keV核反冲的灵敏度，同时保持对γ射线成核不敏感，并给出了核反冲成核响应的标定及γ射线诱发俄歇级联成核概率的严格上限。
2025-02-13 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Proportional scintillation in liquid xenon: demonstration in a single-phase liquid-only time projection chamber
本文在小型单相纯液氙 TPC 中利用 83mKr 信号验证液相 S2 比例闪烁，测得最高 g2 增益及电子漂移、扩散参数，证明该类探测器可成功运行。
2024-09-18 physics.ins-det
Modeling Pulse Characteristics in Xenon with NEST
本文提出了一个描述氙探测器中粒子相互作用产生的脉冲信号特性的综合模型。重点放在两相时间投影室，但提出的模型也适用于单相探测器。为了模拟由于初级闪烁光的脉冲形状，将单重态和三重态二聚体态的比例以及它们相应的衰减时间和复合时间的影响并入模型中。在两相时间投影室中，模拟电致发光脉冲时，计算了电离电子在气体中的平均自由程、漂移速度、单重态和三重态的衰减时间、扩散常数和电子俘获时间。这种建模已被纳入一个完整的软件包，它逼真地模拟这些类型的探测器的预期脉冲形状。
2014-01-17 physics.ins-det
Xenon TPCs for Double Beta Decay Searches
氙时间投影室（TPC）已成为$^{136}$中子源中寻找无中微子双β衰变的成熟探测技术。我讨论了这个选择的动机。我描述了双β衰变的液态和气态氙TPC项目的现状和前景。
2019-04-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Development of a dual-phase xenon time projection chamber prototype for the RELICS experiment
Tsinghua University（清华大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）；CNNC Sanmen Nuclear Power Company（中核三门核电有限公司）；The Chinese University of Hong Kong (Shenzhen)（香港中文大学（深圳））；Beihang University（北京航空航天大学）
RELICS实验利用双相氙时间投影室探测反应堆反中微子相干弹性散射。本文介绍了原型的设计、建造及运行性能，重点展示其核心子系统及运行中实现的亚keV能量阈值。
2026-03-11 hep-ex physics.ins-det
In-situ high voltage generation with Cockcroft-Walton multiplier for xenon gas time projection chamber
Tohoku University（东北大学）；Kyoto University（京都大学）；University of Tokyo（东京大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构 (KEK)）
本文提出利用科克罗夫特-沃尔顿乘法器在位生成高压，用于氙气时间投影室，提升其在高压力下运行的电子噪声抑制能力，并实现高能量分辨率。
2025-05-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Xenon-gas ionization chamber to improve particle identification of heavy ion beams with Z>70
针对传统P-10气体电离室在Z>70重离子束鉴别中Z分辨差的问题，本研究采用氙基气体使束流达到电荷态平衡，实验证实其在宽Z范围实现更高Z分辨，为重离子鉴别提供实用方案。
2024-07-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
High Pressure Gas Xenon TPCs for Double Beta Decay Searches
本文综述了高压气氙时间投影室在无中微子双β衰变实验中的应用。首先，讨论了该技术的基本原理和该领域的历史发展。然后，提出了最先进的技术，包括吨级质量的下一代实验的前景。
2019-03-06 hep-ex physics.ins-det
Dual-phase xenon time projection chambers for rare-event searches
本文综述了双相氙时间投影室的探测原理、性能参数与当前实验进展，分析了其在暗物质搜寻、稀有衰变探测及中微子观测等领域的应用前景与技术挑战。
2024-02-02 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
SiPM array of Xenoscope, a full-scale DARWIN vertical demonstrator
DARWIN项目旨在建造和运行下一代暗物质和中微子物理观测站，其特点是一个时间投影室，拟议的活动目标是40吨液态氙。作为测试未来探测器基本组件的研发设施，Xenoscope是一个全尺寸垂直演示器，装有约400公斤液体氙，电子漂移长度可达2.6米，由苏黎世大学建造。它的主要目的是证明电子漂移在液体氙前所未有的距离-首先在一个纯度监视器设置与电荷读出，其次是一个双相时间投影室。在第二阶段，将Hamamatsu生产的48个VUV 4 MMPC（型号S13371- 6050 CQ-02）阵列（具有12通道读数）放置在液体氙柱上方，并作为来自时间投影室中提取电子的次级比例闪烁信号的光读数。本文介绍了Xenoscope的硅光电倍增器阵列的设计与研制，内容包括结构设计、电子学设计、传感器低温特性分析和信号模拟。
2023-03-27 hep-ex physics.ins-det
Latest results from XENON100 data
XENON100是XENON暗物质计划的当前阶段，该计划旨在用液体氙时间投影室直接探测WIMP。我们介绍了在2011年和2012年拍摄的224.6个生存日之后的实验状态，在此期间，探测器成功地改进了更多的校准数据，更高的氙纯度，更低的阈值和更好的背景去除。分析没有发现暗物质相互作用的证据。下面将简要介绍下一代XENON1T探测器的现状。
2013-05-01 hep-ex hep-ph physics.ins-det
High-pressure xenon gas time projection chamber with scalable design and its performance at around the Q value of $^{136}$Xe double-beta decay
本文开发了一种采用可扩展ELCC单元的高压氙气TPC原型，在$^{136}$Xe $0νββ$ Q值附近实现了约0.6%-0.7%的能量分辨率，验证了AXEL探测器的可扩展性并展示了径迹末端结构用于本底甄别的潜力。
2023-12-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Design and production of the high voltage electrode grids and electron extraction region for the LZ dual-phase xenon time projection chamber
双相氙时间投影室（TPC）是直接探测实验寻找WIMP暗物质、其他暗物质模型和无中微子双β衰变的有力工具。这种TPC的成功操作关键取决于在大量液体、整个液体表面和气体中保持高电场的能力。因此，需要仔细设计和构造用于建立这些场的电极。我们介绍了LUX-ZEPLIN（LZ）实验的高压电极的设计和生产，一套四个编织网格线栅。栅极设计驱动程序进行了讨论，重点放在电子提取区域的设计。接下来，我们将描述网格生产过程，并讨论在集成到TPC之前验证LZ网格所采取的步骤。
2021-06-11 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
A comprehensive study of rate capability in Multi-Wire Proportional Chambers
系统地测量了在氙、氩和氖混合气体中使用CO2作为UV猝灭剂的薄MWPC的倍率性能。数据和现有的模型之间已经发现了一个很好的协议，使我们能够提出的速率能力的MWPC在一个全面的方式，并最终将其与漂移离子的迁移率。
2009-09-01 physics.ins-det
Enhancing Neutrinoless Double-Beta Decay Sensitivity of Liquid-Xenon Time Projection Chamber with Augmented Convolutional Neural Network
Columbia University（哥伦比亚大学）；Nikhef and the University of Groningen, Van Swinderen Institute（NIKHEF与格罗宁根大学范斯温德伦研究所）；Kamioka Observatory, Institute for Cosmic Ray Research, and Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), University of Tokyo（东京大学神冈观测站、宇宙线研究所及Kavli宇宙物理数学研究所（WPI））；Physik-Institut, University of Zürich（苏黎世大学物理研究所）；LPNHE, Sorbonne Université, CNRS/IN2P3（索邦大学LPNHE，CNRS/IN2P3）；Institut für Kernphysik, University of Münster（明斯特大学核物理研究所）；INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso and Gran Sasso Science Institute（意大利国家核物理研究所大萨索国家实验室与大萨索科学研究所）；Department of Physics, Enrico Fermi Institute & Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学费米研究所与Kavli宇宙物理研究所物理系）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；New York University Abu Dhabi - Center for Astro, Particle and Planetary Physics（纽约大学阿布扎比分校天体、粒子与行星物理中心）；SUBATECH, IMT Atlantique, CNRS/IN2P3（IMT大西洋学院SUBATECH，CNRS/IN2P3）
本文提出增强卷积神经网络模型，用于提高液氙时间投影室对中微子less双β衰变的灵敏度，通过背景抑制提升探测能力。
2026-03-20 hep-ex physics.data-an 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
Design and commissioning of a 600 L Time Projection Chamber with Microbulk Micromegas
我们报告的设计，施工，并初步调试结果的大型高压气体时间投影室（TPC）与Micromegas模块的电荷读出。检测器容器具有约600 L的内部容积和270 L的有效容积。在10 bar的工作压力下，有效体积包含约20 kg的氙气，可以对带电粒子轨迹进行成像。漂移电子由电荷读出平面收集，该平面容纳七个Micromegas模块的镶嵌。每个Micromegas覆盖20厘米乘20厘米的正方形。一种新型的Microbulk Micromegas由于其良好的增益均匀性和低放射性污染而被选择用于该应用。初步调试结果与1 Micromegas模块运行1巴氩气和异丁烷气体混合物和5巴氙气和三甲胺（TMA）气体混合物的报告。我们还记录了宇宙射线事件的扩展背景轨迹，并强调了这种气态TPC的独特跟踪功能。
2019-11-28 physics.ins-det
A liquid xenon TPC for a medical imaging Compton telescope
“3γ成像”是我们课题组近年来研究的一项新的医学成像技术。为了证明这种技术的可行性，我们已经建造了一个小型的液体氙时间投影室原型。采用超低噪声前端电子学，高精度地测量了511 keV γ射线能量沉积和分辨率随漂移电场（E）的变化。通过测量载流子的漂移速度和时间分辨率，估计z分辨率为500 μm。
2011-12-05 physics.ins-det
Dark Matter Directionality Revisited with a High Pressure Xenon Gas Detector
在方向敏感探测器中观测暗物质相互作用的各向异性，将为发现银河系暗物质提供决定性的证据。方向信息也将为理解其在本地宇宙中的分布提供关键的输入。现有的定向暗物质探测器大多采用低压气体时间投影室中的粒子跟踪方法。这些低压探测器需要非常大的体积，以便在超过当前限制的物理搜索中具有竞争力。为了避免这些体积限制，我们考虑一种新的建议，它利用了在高压气体时间投影室的柱状复合效应。在探测器中观察到的闪烁与电离信号的比率携带粒子相互作用的角度信息。在本文中，我们研究了未来的定向探测器的灵敏度集中在建议的高压氙气时间投影室。我们研究了探测暗物质速度分布各向异性的前景。我们发现，需要几十个事件，以排除各向同性分布的暗物质相互作用在95%的置信水平，在最乐观的情况下，头到尾的信息。然而，对于50 GeV以下的轻暗物质，需要至少10-20倍以上的事件，而没有头到尾的信息。对于中间质量范围，我们发现观察暗物质分布的各向异性是具有挑战性的。我们的研究结果还表明，方向信息显着提高精确测量的暗物质质量和弹性散射截面的重暗物质。
2015-11-19 hep-ph physics.ins-det
Predicting the single-site and multi-site event discrimination power of dual-phase time projection chambers
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Stanford University（斯坦福大学）；University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
本文通过构建通用TPC模型，利用Fisher信息预测双相时间投影室区分单点和多点事件的理论能力，并通过模拟验证传统算法和神经网络在噪声下的性能。
2026-02-02 hep-ex 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
Direct Dark Matter search with the XENON program
我们提出了最新的结果，从氙100，氙暗物质搜索计划的当前阶段。XENON 100是一个双相时间投影室，运行在大萨索国立科学院（LNGS），其超低电磁背景约为5 x 10^-3事件/（千克x天x千电子伏），允许设定迄今为止最严格的限值，排除WIMP与核子自旋无关的相互作用，在90%置信水平下，质量为55 GeV/c^2时的截面为2 x 10^-45 cm ^2，45 GeV/c^2时的截面为3.5 x 10 ^-40。在与中子的自旋相关相互作用中，我们还介绍了XENON 1 T的现状和物理目标，XENON 1 T是该计划的下一阶段，它将能够对50 GeV/c^2的WIMP实现2 x 10^-47 cm ^2的灵敏度。
2013-05-13 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Physics-informed continuous normalizing flows to learn the electric field within a time-projection chamber
贵元素时间投影室（TPC）中的精确位置重建对于天体物理中的稀有事件搜索至关重要，但系统地受到探测器表面电荷积累引起的电场畸变的限制。传统的数据驱动的场校正受到三个基本限制：破坏平滑性和可微性的离散化伪影，缺乏与麦克斯韦方程的保证一致性，以及$\mathcal{O}(10^7)$校准事件的统计要求。我们引入了一个物理信息的连续归一化流架构，该架构直接从校准数据中学习电场变换，同时通过模型结构本身强制执行场保守性的约束。应用于模拟$^{83\mathrm{m}}$ Kr校准数据的XLZD类双相氙TPC，我们的方法实现了优越的重建精度相比，基于直方图的校正时，在相同的数据集上训练，证明可行的性能，只有$6\times10^5$事件$\unicode{x2013}$的一个数量级减少校准要求。这种方法使实际的每月现场监测活动，传播的位置不确定性，通过微分变换，并在下一代罕见事件搜索增强背景歧视。
2025-10-29 physics.data-an physics.ins-det
Dual-Phase Liquid Xenon Detectors for Dark Matter Searches
填充液态惰性气体氙的双相时间投影室是目前在实验室条件下研究WIMP暗物质相互作用的最灵敏的探测器。这是通过结合一个大的，单片暗物质目标的一个非常低的背景与能力，本地化的相互作用顶点在三维空间，允许目标基准化和多重散射拒绝。通过同时测量来自粒子相互作用的闪烁和电离信号，进一步降低了双相LPETTPC中的背景，这用于区分信号和背景特征。本文综述了双相液相色谱法的原理，并提供了有关运行以及未来的实验工作的概述。
2014-08-07 astro-ph.IM physics.ins-det
First demonstration of VUV-photon detection in liquid xenon with THGEM and GEM-based Liquid Hole Multipliers
气泡辅助液体空穴倍增器（LHM）是最近引入的用于贵液时间投影室的检测概念。在该“局部双相”检测元件中，气泡被支撑在穿孔电极（例如，厚气体电子倍增器- THGEM或气体电子倍增器- GEM）。漂移通过空穴的电子在它们进入气泡时引起大的电致发光信号。在这项工作中，我们报告最近的结果THGEM和GEM电极涂有碘化铯和浸没在液体氙，允许-第一次-除了使用LHM的电离电子的初级VUV闪烁光子的检测。
2016-03-24 astro-ph.IM 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
Dark matter sensitivity of multi-ton liquid xenon detectors
我们研究了使用液体氙靶的多吨级时间投影室的灵敏度，例如，建议DARWIN仪器，自旋无关和自旋相关的WIMP-核子散射相互作用。考虑到现实的背景，从探测器本身以及从中微子，我们研究的曝光，能量阈值，背景抑制效率和能量分辨率的暗物质灵敏度的影响。随着曝光量为200 t x y，并假设探测器参数，这已经被实验证明，自旋无关的横截面低至$2.5 \times 10^{-49}$ cm $^2$可以探测到的WIMP质量约40 GeV/ $c^2$。在背景抑制和曝光方面的进一步改进将进一步提高灵敏度，而最终的WIMP科学范围将受到氙核相干散射中微子的限制。
2015-09-03 astro-ph.CO physics.ins-det
The Electric Field Dependence of Single Electron Emission in the PIXeY Two-Phase Xenon Detector
双相氙探测器被广泛应用于银河系暗物质粒子的实验研究中。在这些探测器中，单电子背景在瞬时闪烁和成比例闪烁信号之后的起源还没有完全理解，尽管近年来已经取得了进展。本文描述了在Yale双相氙时间投影室中，${}^{83m}Kr$校准事件中的单电子本底及其与漂移场和提取场的相关性。测量了由Fowler-Nordheim（FN）效应引起的单电子本底，并对其电场依赖性进行了量化。由瞬时闪烁和比例闪烁引起的栅极和杂质的光电离也对单电子背景有贡献。
2021-12-17 hep-ex physics.app-ph physics.ins-det
Commissioning of a dual-phase xenon TPC at Nikhef
一个双相氙时间投影室在阿姆斯特丹的Nikhef建造，作为直接暗物质探测的研发设施。在本文中，设置和第一个结果，从一个$^{22}$钠伽马射线源的校准。结果表明，平均光产额为（5.6 $\pm$ 0.3）光电子/keV（计算到122 keV和零场），电子寿命为（429 $\pm$ 26）$μ$ s。在能量为511 keV时，最佳能量分辨率$σ_E/E$为（5.8 $\pm$ 0.2）%。这是使用闪烁和电离信号的组合来实现的。提出了一种基于孤立电子电致发光信号的光电倍增管增益校准技术，并讨论了该技术的优点和局限性。
2016-10-18 hep-ex physics.ins-det
