Graph Neural Network for Object Reconstruction in Liquid Argon Time Projection Chambers
本文提出了一种用于液氩时间投影室（LArTPC）中中微子相互作用低能级重建的图神经网络（GNN）方法。GNN仍然是一种相对新颖的技术，并且在LHC中的类似重建任务中表现出很大的希望。在本文中，一个多头注意力消息传递网络被用来分类检测器命中之间的关系，通过标记图的边缘，确定是否命中所产生的相同的底层粒子，如果是这样，粒子类型。训练后的模型总体准确率为84%，在EM簇射和μ子轨道类上表现最好。该模型的优点和缺点进行了讨论，并计划进一步发展这种技术进行了总结。
2021-03-12 hep-ex
Experimental study of the positive ion feedback from gas to liquid in a dual-phase argon chamber and measurement of the ion mobility in argon gas
氩时间投影室内粒子相互作用产生的正离子动力学在表征计划用于直接搜索暗物质和研究中微子性质的下一代大质量探测器中起着重要作用。我们已经构建了一个1 L的液氩室（ARION：氩离子实验）与高压脉冲发生器能够注入，在一个可控的方式，相当大的离子电流到漂移区。该室能够再现类似于大型探测器中发现的体积电荷，从而可以系统地研究其影响。本文讨论了有关液体中离子动力学的新实验结果和离子从气体反馈到液体的直接演示。此外，介绍了一种测量氩离子漂移速度的新技术，以及在气体中获得的初步结果。
2022-02-21 hep-ex physics.ins-det
Real-time Anomaly Detection for Liquid Argon Time Projection Chambers
Columbia University（哥伦比亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
提出一种基于自编码器和知识蒸馏的实时异常检测框架，用于液态氩时间投影室中高分辨率稀疏图像数据的异常信号检测，并在资源受限硬件上实现低延迟推理。
2026-05-26 hep-ex
Liquid-Argon Time Projection Chambers in the U.S
液态氩时间投影室（LAr TPC）探测器非常适合研究中微子相互作用和探测表征中微子振荡的参数。电离粒子在纯化氩气中长距离漂移的能力以及在大量闪烁光下触发的能力允许优异的粒子识别和触发能力。本次演讲将讨论最近美国在大规模千吨级探测器的LAr TPC技术开发方面的工作，包括ArgoNeuT（氩中微子测试）测试束项目的细节，该项目是一个175升的LAr TPC暴露于费米实验室的NuMI中微子束线。
2009-10-19 hep-ex physics.ins-det
Performance Of A Liquid Argon Time Projection Chamber Exposed To The WANF Neutrino Beam
我们提出的结果的第一次曝光的液体氩TPC的多GeV中微子束。这些数据是在CERN西区中微子设施（WANF）的CHORUS和NOMAD实验之间的50升ICARUS样室中收集的。我们讨论了仪器性能的检测器和它的能力，以确定和重建低多重中微子相互作用。
2006-09-25 hep-ex physics.ins-det
ArgoNeuT, a liquid argon time projection chamber in a low energy neutrino beam
ArgoNeuT（氩中微子测试）是费米实验室的一个NSF/DOE项目，是第一个进入低能中微子束的LArTPC，也是第二个进入中微子束的LArTPC。ArgoNeuT位于NuMI光束线中轴上MINOS近探测器的上游，距离目标站约1公里，地下100米。该检测器具有47 X40 X90 cm（169 L）的有效体积TPC，并带有完全封闭的再循环和净化系统。在其他物理学中，ArgoNeuT将测量能量为~3 GeV的氩上的带电准弹性（反）中微子截面。
2009-10-14 hep-ex physics.ins-det
FLARE, Fermilab Liquid Argon Experiments
成熟的液态氩时间投影室技术与费米实验室建造的强中微子束相结合，为未来十年的中微子物理学提供了广泛的计划。
2004-08-24 hep-ex
Calibration of calorimetric measurement in a liquid argon time projection chamber
液态氩时间投影室为中微子物理研究和超标准模型物理的探索提供了高分辨率的事件图像和极好的量热分辨率。本文综述了影响探测器响应的主要物理过程，包括电子和场响应、空间电荷效应、电子与杂质的附着、扩散和复合等。我们描述了测量这些效应的方法，这些方法用于校准探测器响应并将测量的原始ADC计数转换为原始能量沉积。
2020-12-02 hep-ex physics.ins-det
A comparison between scintillation light Analog and Digital trigger for large volume Liquid Argon Time Projection Chambers
大体积液氩时间投影室（LAr-TPC）被用于中微子物理和稀有事件研究。这些探测器大多利用液态氩的闪烁光作为触发器。可以采用两种不同的方法来为这些检测器提供有效的触发系统，这依赖于对来自光电检测器（如光电倍增管或硅光电倍增器）的信号的模拟或数字处理。每种方法都有各自的优点和缺点，因此混合解决方案的实现可以从这两种方法中受益。为此，一个创新的电子板原型已被设计和提出用于大容量LAr-TPC探测器。
2020-04-10 hep-ex physics.ins-det
Demonstration of MeV-Scale Physics in Liquid Argon Time Projection Chambers Using ArgoNeuT
在ArgoNeuT液氩时间投影室（LArTPC）数据中，发现并重建了中微子-氩相互作用产生的低能光子在MeV尺度上的能量沉积.在费米实验室的NuMI束上收集的ArgoNeuT数据进行了分析，以选择TPC体积中的孤立低能沉积。这些沉积物的总数，重建的能量和位置进行了比较，从中微子-氩相互作用的模拟使用FLUKA蒙特卡罗发生器。测量的功能是一致的能量沉积从中微子的目标核的去激发和中微子-氩相互作用产生的初级中子的非弹性散射产生的光子。这项研究代表了一个成功的重建物理学在兆电子伏规模的LArTPC，在未来的大型LArTPC的超新星和太阳中微子相互作用的检测和重建的能力至关重要。
2018-10-15 hep-ex physics.ins-det
Performance study of a $3\times1\times1\mbox{ m}^3$ dual phase liquid Argon Time Projection Chamber exposed to cosmic rays
本文报道了用4吨（3 $\times$ 1 $\times$ 1~m $^3$）有效质量（体积）液态氩时间投影室（TPC）在双相模式下收集的宇宙线数据的分析结果。我们提出了一个详细的研究TPC的响应，其主要的检测器参数和性能。这些结果对于双相技术的理解和进一步发展非常重要，这要归功于对关键方面的验证，例如从液体到气体的电子提取及其通过整个一平方米读出平面的放大，增益稳定性，纯度和读出视图之间的电荷共享。
2021-04-16 hep-ex physics.ins-det
MicroBooNE: A New Liquid Argon Time Projection Chamber Experiment
液态氩时间投影室探测器非常适合研究中微子相互作用，并且是未来能够测量表征中微子振荡的参数的大质量探测器的一个有趣的选择。这些探测器将细粒度跟踪与量热法相结合，具有出色的成像和粒子识别能力。在这次演讲中，将介绍MicroBooNE实验的细节，这是一个175吨的LArTPC，将于2011年开始暴露于费米实验室的助推器中微子光束线。MicroBooNE区分电子和光子的能力使实验在低能中微子相互作用测量中具有独特的能力。
2009-10-19 hep-ex physics.ins-det
Neural-network-driven proton decay sensitivity in the $p\rightarrow \barν K^{+}$ channel using large liquid argon time projection chambers
我们报告了一个更新的灵敏度质子衰变通过$p \rightarrow \barν K^+ $在大型，双相液氩时间投影室（LAr TPC）。我们的工作建立在以前的研究中，几个核子衰变通道已被模拟和分析[arXiv：hep-ph/0701101]。当时，需要对探测器和背景进行一些假设。从那时起，社区在定义这些方面取得了进展，可用的计算能力使我们能够完全模拟和重建大样本，以便更好地估计质子衰变的敏感性。在这项工作中，我们研究的基准通道$p\rightarrow \barν K^{+}$，这是以前发现的最干净的通道之一。使用改进的中微子事件发生器和一个完全模拟的LAr TPC探测器响应结合一个专用的神经网络K介子识别，我们证明了一个寿命的灵敏度$ τ/ \text{Br} \left( p \rightarrow \barν K^+ \right) > 7 \times 10^{34} \, \text{years}$在$90 \, \%$置信水平可以达到在准背景条件下的$1 \, \text{megaton} \cdot \text{year}$曝光，证实了优越性的LAr TPC比其他技术，以解决具有挑战性的质子衰变模式。
2021-04-29 hep-ex
Study of Neutron-Induced Ionization in Helium and Argon Chamber Gases
用于监测NuMI中微子束线中的次级强子和三级μ子束的离子室将暴露于背景粒子，包括束流收集器中产生的低能中子。为了理解这些背景，我们研究了氦和氩填充电离室暴露于强中子通量从PuBe中子源（$E_n=1-10$ MeV）。这些源每秒发射大约10个$^8$中子。导出了每个入射中子在腔室气体体积中的离子对数目。虽然有限的精度，因为一个大的伽马射线背景的PuBe源，我们的结果是一致的期望，中子在腔室气体中纯粹弹性相互作用。
2004-05-05 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Enhancing Neutrino Event Reconstruction with Pixel-Based 3D Readout for Liquid Argon Time Projection Chambers
在本文中，我们探讨了中微子事件重建的潜在改进，三维像素化读出可以提供一个二维投影线读出液氩时间投影室。我们在这两种设计的两种通用的理想化检测器配置中模拟和研究事件，使用深度卷积神经网络对每个样本中的事件进行分类，以比较最佳2D结果和最佳3D结果。在几乎所有的情况下，我们发现，3D读出提供更好的重建效率和纯度比2D投影线读出，与3D的优势是特别明显的更复杂的拓扑结构，如电子中微子带电电流事件。我们的结论是，使用3D像素化探测器可以显着提高未来的液态氩TPC实验物理计划，如DUNE的范围和影响。
2020-01-23 hep-ex physics.ins-det
Image Segmentation in Liquid Argon Time Projection Chamber Detector
Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）；National Center for Nuclear Research（国家核研究中心）
液氩时间投影室（LAr-TPC）探测器为研究中微子提供了良好的成像和粒子识别能力。一个有效的和自动的重建过程需要利用这种成像技术的潜力。在这里，提出了一种新的方法分割图像从LAr-TPC检测器。该方法为图像中的每个像素计算一个特征描述符，该特征描述符表征像素及其邻域中的幅度分布。监督分类器被用来区分代表粒子的轨迹和噪声的像素。分类器在手工标记的数据集上进行训练和评估。所提出的方法可以是一个预处理步骤，重建算法直接对探测器图像。
2015-02-27 cs.CV hep-ex
TITUS: Visualization of Neutrino Events in Liquid Argon Time Projection Chambers
高能物理实验所记录的数据的数量和复杂性正在迅速增长，并且随着这些增长，可视化这些数据的难度也在增加。为了研究中微子（一种基本粒子）的物理学，科学家们使用了液态氩时间投影室（LArTPC）探测器等技术。LArTPC具有非常高的空间分辨率，可以分辨出许多来自中微子的基本粒子，这些粒子与探测器中的氩气相互作用。可视化这些中微子相互作用对于理解中微子的性质至关重要，而且还可以监测和检查探测器的条件和操作。基于这些想法，我们开发了TITUS，一种事件显示器，可以显示这些中微子探测器记录的图像。TITUS是一款软件，可以读取来自LArTPC探测器的数据（以及相应的模拟），并允许用户以多种方式探索这些数据。TITUS具有灵活性，可实现快速原型设计和定制。
2020-10-25 hep-ex physics.ins-det
Benefits of MeV-scale reconstruction capabilities in large liquid argon time projection chambers
使用真理水平的蒙特卡罗模拟的粒子相互作用在大量的液态氩，我们展示了物理能力，使重建拓扑结构紧凑和孤立的低能量的功能，或“光点”，在大型液态氩时间投影室（LArTPC）的事件。这些特征主要是由光子相互作用的电子产物沉积电离能产生的。LArTPC的光点识别能力是由其独特的大小，位置分辨率精度和低能量阈值的组合。我们表明，考虑在LArTPC物理分析重建的光点可以导致中微子和新的物理相互作用的量热法的实质性改善，并为最终状态的粒子范围内的能量从MeV到GeV规模。光点活动分析也表明，使相互作用的通道和最终状态的粒子类型之间的歧视。除了证明这些收益量热和歧视，光点重建能力和物理结果的一些限制也进行了讨论。
2020-10-21 hep-ex physics.ins-det
The ArDM Liquid Argon Time Projection Chamber at the Canfranc Underground Laboratory: a ton-scale detector for Dark Matter Searches
氩暗物质（ArDM）实验由一个液态氩（LAr）时间投影室（TPC）组成，对假设的弱相互作用大质量粒子（WIMP）在氩靶上散射产生的核反冲敏感。ArDM的活动目标为850公斤，是LAr探索暗物质的重要里程碑。我们目前的实验装置安装在地下的Submartorio Submarteo德Canfranc（LSC），西班牙。我们展示了2015年单相调试运行（ArDM运行I）期间记录的第一批数据，这些数据总体上证实了吨级LAr探测器的良好和稳定性能。
2016-12-19 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Measurement of the two-photon absorption cross-section of liquid argon with a time projection chamber
本文报道了在时间投影室（LAr TPC）探测器中激光诱导266 nm液态氩的多光子电离。由激光束产生的电子信号是用于校准和监测下一代大质量LAr TPC的强大工具。我们设计和测试的探测器使我们能够以前所未有的准确度和精度测量LAr的双光子吸收截面：sigma_ex=（1.24 \pm 0.10 stat \pm 0.30 syst）10^{-56} cm ^4 s {-1}。
2010-12-19 hep-ex physics.ins-det physics.optics
First Demonstration of a Pixelated Charge Readout for Single-Phase Liquid Argon Time Projection Chambers
液态氩时间投影室（LArTPC）已被选定为未来的长基线深地下中微子实验（DUNE）。为了使LArTPC在DUNE的高多重性近探测器环境中工作，需要一种新的电荷读出技术。传统的电荷读出技术引入了固有的模糊性，结合缓慢的检测器响应，这些模糊性限制了LArTPC的性能，直到现在。在这里，我们提出了一种新的像素化电荷读出，使LArTPC的完整的3D跟踪能力。我们将电荷读出链的信噪比提高到14左右，并演示了由像素读出产生的3D空间点上的径迹重建。这种像素化的电荷读出使LArTPC成为DUNE近探测器复合体的可行选择。
2018-01-26 hep-ex physics.ins-det
DNN-based Signal Processing for Liquid Argon Time Projection Chambers
针对液氩时间投影室中感兴趣区域识别的难题，提出将其转化为图像分割任务并采用U-ResNet架构的深度学习信号处理方法，性能优于传统方法且鲁棒性强，已被短基线中微子项目采用。
2025-10-27 hep-ex physics.ins-det
Dark Matter Detection Capabilities of a Large Multipurpose Liquid Argon Time Projection Chamber
液态氩时间投影室计划在美国高能物理中微子计划的未来中发挥核心作用。特别是，这种探测器技术将成为4万吨深地下中微子实验（DUNE）的基础。在本文中，我们作为一个出发点的双相位远探测器设计提出的DUNE实验，并询问需要什么样的变化，让四个10 kt模块之一，是敏感的重弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质。我们表明，控制背景和使用低放射性氩，这可能是商业上的时间尺度，随着光检测的显着增加，一个沙丘样模块提供了一个有竞争力的WIMP检测灵敏度，特别是以上的暗物质质量为100 GeV。
2020-09-18 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
New Physics searches in a low threshold scintillating argon bubble chamber measuring coherent elastic neutrino-nucleus scattering in reactors
本文报道了用低阈值充气氩泡室测量反应堆中中微子-核相干弹性散射的新物理灵敏度。即研究了光标量介质、无菌中微子振荡、么正性破坏和非标准相互作用。结果表明，该检测器可以设置更强的约束比目前的限制设置最近的相干测量。考虑到最好的情况，一个100公斤的探测器位于距离2000兆瓦的$_{th}$反应堆30米处，无菌中微子搜索将覆盖反应堆反中微子异常拟合所允许的大部分空间参数。么正性破坏研究可以对$α_{11}$设置比当前振荡实验拟合更严格的约束。具有非常低背景的低阈值氩探测器具有在不同场景中探索新物理学并设置竞争约束的潜力。
2022-03-11 hep-ex hep-ph nucl-ex
Cosmic Ray Measurements Using Charge and Light Readout in a Pixelated Liquid Argon Time Projection Chamber
SoLAr项目利用像素化液氩时间投影室的电荷和光读出技术，实现了对宇宙射线缪子的高效率探测和能量分辨率提升。
2025-12-11 hep-ex physics.ins-det
Enhanced low-energy supernova burst detection in large liquid argon time projection chambers enabled by Q-Pix
从核心坍缩超新星中探测到中微子可能揭示重要的过程特征以及中微子的性质。超新星中微子的探测是未来基于液态氩的千吨级中微子探测器的主要科学驱动力之一。在这里，我们表明，对于这样的探测器的固有的3D读出Q-Pix提供了许多优势，相对于基于线的读出，如更高的重建效率，更低的能量阈值，相当低的数据速率，和潜在的指向信息。
2022-08-12 hep-ex physics.ins-det
Continuous data acquisition for liquid argon time projection chamber neutrino detectors using FPGA-based real-time compression algorithms
液氩时间投影室（LArTPC）已被提议作为中微子探测器，它结合了大尺寸以最大化中微子相互作用的数量和详细记录的相互作用。以MHz采样率读出数千个通道产生具有毫米级分辨率的中微子-核相互作用的图像，从而能够识别产生的粒子，并提供多个手柄来测量它们的能量，但以牺牲大数据速率为代价。需要连续采集LArTPC数据，以便能够使用高延迟触发器来捕获非加速器射束事件。我们描述的情况下，连续读出的MicroBooNE LArTPC，授予的可能性，从超新星使用SNEWS（超新星预警系统）警报作为延迟触发获取中微子爆发。连续的数据采集是通过使用实时压缩算法（零抑制和霍夫曼压缩）实现在一个FPGA中的读出电子。
2019-09-06 hep-ex physics.ins-det
First Observation of Low Energy Electron Neutrinos in a Liquid Argon Time Projection Chamber
液氩时间投影室（LArTPC）重建中微子事件的空间和量热信息的能力使它们成为许多实验中的首选探测器，特别是那些希望观察电子中微子（$ν_e$）外观的实验。LArTPC承诺出色的背景抑制能力，特别是在这个“黄金”通道的短期和长期基线中微子振荡实验。我们提出的第一个实验观测的电子中微子和反中微子的ArgoNeut LArTPC，在相关的DUNE和费米实验室短基线中微子计划的能量范围。我们选择了37个电子候选事件和274个伽马候选事件，并测量了基于拓扑选择的80%的电子纯度。此外，我们提出了一个分离的电子从伽马使用量热能量沉积，证明进一步分离的电子从背景伽马。
2017-03-15 hep-ex physics.ins-det
Liquid Argon Time Projection Chamber Research and Development in the United States
2013年3月20日至21日在费米实验室举行了一次研讨会，讨论美国液态氩时间投影室（LArTPC）的发展。讲习班是在高级探测器协调小组的主持下举办的，该小组是由美国物理学会粒子和场司发起的。讲习班上的所有介绍都是在全体会议上进行的，这些会议分为七个专题类别：$i)$氩气纯度、$ii)$低温学、$iii)$ TPC和高压、$iv)$电子学、数据采集和触发、$v)$闪烁光探测、$vi)$校准和测试光束以及$vii)$软件。本文件概述了目前在每一主题类别中所作的努力。它还强调了在LArTPC研究和开发领域是共同的中微子实验和暗物质实验。
2014-03-09 hep-ex physics.ins-det
First Constraints on Heavy QCD Axions with a Liquid Argon Time Projection Chamber using the ArgoNeuT Experiment
本文利用 ArgoNeuT 实验在费米实验室搜索重 QCD 轴子，通过探测 NuMI 束流产生并衰变为双缪子的重轴子，在 95% 置信水平下对 0.2-0.9 GeV 质量范围和几十 TeV 衰变常数的重轴子给出了首批限制。
2023-04-24 hep-ex hep-ph
Towards Designing Scalable Quantum-Enhanced Generative Networks for Neutrino Physics Experiments with Liquid Argon Time Projection Chambers
本研究探索量子增强生成网络在中微子物理实验LArTPC高分辨率图像生成中的应用，通过引入正则化方法在小规模图像上成功缓解模式崩溃并稳定训练，为未来开发可扩展的混合量子-经典解决方案奠定基础。
2024-10-16 hep-ex quant-ph
The Mini-CAPTAIN Liquid Argon Time Projection Chamber
这份手稿描述了在洛斯阿拉莫斯中子科学中心（LANSCE）的中子束中调试Mini-CAPTAIN液氩探测器，这导致了氩中高能中子相互作用的首次测量。Mini-CAPTAIN探测器由一个时间投影室（TPC）和一个密封在充液氩低温恒温器内的光电倍增管（PMT）阵列组成。在操作过程中，液态氩在闭环循环中不断净化和再循环。的规格和组件的检测器子系统和它们的性能在中子束的概述。
2020-08-26 hep-ex physics.ins-det
A deep-learning based raw waveform region-of-interest finder for the liquid argon time projection chamber
液氩时间投影室（LArTPC）探测器技术具有测量太阳和超新星产生的低能中微子的特性和寻找极低能量的奇异物理的出色能力。为了实现这些物理目标，识别和重建每条TPC导线上记录的波形中的信号至关重要。在本文中，我们报告了一种新的算法的基础上，一维卷积神经网络（CNN），以寻找感兴趣的区域（ROI）的原始波形。我们使用ArgoNeuT实验的数据，结合改进的噪声缓解程序和模拟事件的更现实的数据驱动的噪声模型来测试该算法。这种深度学习ROI查找器在提取小信号方面表现出良好的性能，并且在$\sim$ 0.03-0.1 MeV的低能量区域中，效率大约是传统算法的两倍。这种方法为利用LArTPC探索低能物理提供了巨大的潜力。
2022-01-12 hep-ex physics.ins-det
Summary of the Second Workshop on Liquid Argon Time Projection Chamber Research and Development in the United States
2014年7月8日至9日，在费米实验室举行了第二次研讨会，讨论美国液态氩时间投影室（LArTPC）的发展。讲习班是在高级探测器协调小组的主持下举办的，该小组是由美国物理学会粒子和场司发起的。所有的专题介绍都是在六个专题全体会议上进行的：$i)$氩气纯度和低温学、$ii)$ TPC和高压、$iii)$电子学、数据采集和触发、$iv)$闪烁光检测、$v)$校准和测试光束以及$vi)$软件。本文件概述了目前在这些领域中的每一个方面所作的努力。它主要关注美国的工作，但也强调了世界其他地方所做的工作。
2015-04-23 hep-ex physics.ins-det
Analysis of Purity Probes H1 Liquid Argon Calorimeter
我们的液氩纯度测量灵敏度约为0.03%，这使我们能够改进该领域中经典使用的工具。首先，我们介绍了一种分析形式，描述了不同的纯度和电离室间隙值的207铋源的光谱。其次，我们分析了一个令人惊讶的新效果：该源的电离产率与液氩温度的变化。第三，我们使用我们的数据，以完善的电荷收集模型，涉及电子复合和附着横截面的电场。
2001-12-20 hep-ex
A steerable UV laser system for the calibration of liquid argon time projection chambers
一些液态氩时间投影室（LAr TPC's）正在建造或建议用于长基线和短基线束的中微子实验。对于这些探测器，由于几何或物理原因导致的漂移场的失真可能会影响事件的重建。根据TPC的几何形状和电漂移场强度，这种失真可能与漂移场本身具有相同的幅度。最近，我们提出了一种方法来校准漂移场和纠正这些可能的失真。虽然直线宇宙射线μ子轨道可以用于校准，但多重库仑散射和动量不确定性只允许有限的分辨率。相反，UV激光器可以在液态氩中产生直的电离轨道，并允许人们沿着TPC内体积中的不同路径映射漂移场。在这里，我们提出了一个紫外激光馈通设计与可操纵的紫外镜浸没在液体氩气中，可以指向激光束在许多位置通过TPC。直线电离路径对漂移场失真敏感，这些失真与线性光学路径的拟合允许提取漂移场，通过使用沿着整个TPC体积的这些激光轨迹，可以获得3D漂移场图。紫外激光馈通组件是该系统的原型，将用于费米国家加速器实验室（FNAL）的MicroBooNE实验。
2014-10-04 hep-ex physics.ins-det
First Operation of a Resistive Shell Liquid Argon Time Projection Chamber -- A new Approach to Electric-Field Shaping
我们提出了一种新的技术，用于在时间投影室（TPC）中使用载碳聚酰亚胺箔的电场的成形。该技术允许TPC的有源体积附近的无源材料的最小化，并且因此能够减少源自放射性衰变或材料本身上的散射的背景事件。此外，箔的高且连续的电阻率限制了每单位面积的功率耗散，并最小化了在电场击穿的情况下损坏的风险。用称为“外壳”的电阻塑料薄膜结构代替传统的场笼，减少了TPC内的组件数量，因此减少了操作检测器时的潜在故障点。成功地测试了具有这种电阻性外壳和由相同材料制成的阴极的原型液氩（LAr）TPC，用于在高达约1.5 kV/cm的电场值下的长期操作。实验表明，利用这种新技术成功地在液化贵气探测器中产生和整形电场是可行的。
2019-03-29 hep-ex physics.ins-det
ICARUS and Status of Liquid Argon Technology
ICARUS是有史以来建造的最大的液态氩TPC探测器（~600吨LAr质量）。它在Gran Sasso的LNGS实验室地下运行。自2010年夏天以来，它一直在顺利运行，收集CNGS光束和宇宙学数据。液氩TPC是真正的“电子泡室“，提供了一个完全均匀的成像和量热，具有前所未有的准确性，对大量的。ICARUS在国际上被认为是实现中微子和稀有事件物理学下一代大质量探测器（~数十ktons）的里程碑。将根据2010年期间在LNGS使用探测器收集的数据介绍结果。
2011-10-07 hep-ex
Investigations on a Fuzzy Process: Effect of Diffusion on Calibration and Particle Identification in Liquid Argon Time Projection Chambers
电离电子扩散液氩时间投影室（LArTPC）通常被认为是在检测器的设计阶段，但很少有人注意到它的校准和粒子识别的影响。我们使用基于GEANT 4的模拟来研究扩散如何影响这些技术，并考虑如何模拟这种效果。我们发现，扩散可以导致漂移依赖的偏压的中位数和最可能的值（MPV）的每单位长度分布的电荷沉积。在添加探测器特定考虑因素（如电场不均匀性）之前，当前运行的LArTPC中典型最大漂移时间的偏倚估计为~2.5%（中位数）和~5.0%（MPV）。这表明，这些指标不应该被用于校准没有照顾，相反的传统智慧。扩散对LArTPC分离μ子和质子的能力的影响很小，预计不会在未来的探测器中造成任何问题。然而，当分离质量更相似的粒子（μ子和π子，K介子和质子）时，扩散可能是系统不确定性的重要来源。这种群体的分离可以通过实施依赖于漂移时间的颗粒识别来改进。
2022-05-25 hep-ex physics.ins-det
Neutrino detection in the ArgoNeuT LAr TPC
ArgoNeuT是一个液态氩时间投影室（LAr-TPC），它在费米实验室（FNAL）的NuMI光束线中收集了数千个0.1到10 GeV之间的中微子和反中微子事件。除其他问题外，该实验将测量中微子和反中微子带电电流准弹性（CC QE）相互作用在Ar靶上的截面，并分析与此类事件相关的顶点活动。ArgoNeuT数据分析和FSI研究进展中的描述和第一次测量的包容μ子中微子带电电流微分截面氩的报告。
2011-10-13 hep-ex
Adversarial methods to reduce simulation bias in neutrino interaction event filtering at Liquid Argon Time Projection Chambers
对于当前和未来的中微子振荡实验，使用大型液体氩时间投影室（LAr-TPC），一个关键的挑战是确定中微子相互作用的宇宙射线背景。使用传统的基于切割的选择，这种背景的拒绝通常是可能的，但是这通常需要预先使用计算上昂贵的重建算法。这项工作展示了一种替代方法，使用3D子流形稀疏卷积网络，对LAr-TPC内部相互作用的闪烁光信号的低级别信息进行训练。这种技术被应用到例子模拟ICARUS，远探测器的短基线中微子（SBN）计划在费米实验室。网络的结果表明，宇宙背景降低了76.3%，而中微子相互作用选择效率保持在98.9%以上。我们进一步提出了一种通过应用域对抗神经网络（DANN）来减轻不完美输入模拟的潜在偏差的方法，其中引入了修改后的模拟样本来模仿真实数据，并将其中一小部分用于adverserial训练。进行了一系列模拟数据研究，并证明了使用DANN来减轻偏差的有效性，表明中微子相互作用选择效率的表现明显优于没有对抗训练的情况。
2022-01-26 hep-ex physics.ins-det
Improvement and Characterisation of the ArCLight Large-Area Dielectric Light Detector for Liquid-Argon Time Projection Chambers
针对模块化液氩探测器难以外置高效光传感器的问题，本研究改进了可在电场内工作的ArCLight大面积WLS光探测器，对比了大表面TPB涂覆技术并介绍了量产质控方法。
2024-11-04 hep-ex physics.ins-det
Augmented Signal Processing in Liquid Argon Time Projection Chambers with a Deep Neural Network
液态氩时间投影室（LArTPC）是一种先进的中微子探测器技术，广泛应用于最近和即将到来的加速器中微子实验中。它具有低能量阈值和高空间分辨率，可以全面重建事件拓扑结构。在当前一代LArTPC中，记录的数据由漂移电离电子导线上的感应信号产生的导线上的数字化波形组成，其也可以被视为带电粒子轨迹的二维（2D）（时间与导线）投影图像。对于这样的成像检测器，一个关键步骤是信号处理，其从记录的2D图像重建原始电荷投影。我们首次在LArTPC信号处理中引入深度神经网络，以改善信号感兴趣区域的检测。通过结合领域知识（例如，匹配来自多个线平面的信息）和深度学习，该方法显示出比传统方法显著的改进。这项工作详细介绍了方法，软件工具，并与现实的检测器模拟评估的性能。
2020-11-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Precise 3D track reconstruction algorithm for the ICARUS T600 liquid argon time projection chamber detector
液态氩时间投影室（LAr TPC）探测器提供带电粒子成像能力和卓越的空间分辨率。为了充分利用这项技术的潜力，精确的事件重建程序至关重要。在本文中，我们提出了一种新的，一般的方法，三维重建的LAr TPC与实际应用的跟踪重建。该方法的效率进行评估的样本上的模拟轨道。我们还提出了应用该方法的分析过程中收集的真实数据跟踪ICARUS T600探测器操作与CNGS中微子束。
2013-01-11 hep-ex physics.ins-det
Differentiable Simulation of a Liquid Argon Time Projection Chamber
针对液氪时间投影室仿真器校准中参数相互交织的问题，提出一种支持基于梯度优化的可微仿真器，首次实现所有探测器参数同步校准，并探讨其优势、挑战及在物理分析流程中的应用前景。
2023-09-08 hep-ex physics.ins-det
Dielectric Strength of Noble and Quenched Gases for High Pressure Time Projection Chambers
介电击穿强度是用于大型高压气体时间投影室的气体和混合物的关键性能指标之一。本文实验研究了几种重要的时间投影室工作气体和气相绝缘体在100 mbar ~ 10 bar压力范围内的介质击穿强度，气隙尺寸为0.1mm ~ 10 mm，所表征的气体包括氩气、氙气、CO2、CF 4以及90-10氩-CH 4、90-10氩-CO2和99-1氩-CF 4的混合气体。我们开发了一个理论模型，高压击穿的微物理模拟的基础上，使用PyBoltz电子群Monte Carlo结果作为输入汤森和米克放电标准。该模型在高压下具有高度的预测性，显著优于传统的Paschen-Townsend和Meek-Raether模型。在较低的压力-时间-距离，汤森类模型是一个很好的描述惰性气体，而米克类模型提供了一个高度准确的预测绝缘气体。
2021-07-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Prospects of detecting the reactor $\bar{ν_e}$-Ar coherent elastic scattering with a low threshold dual-phase argon time projection chamber at Taishan
本文提出用200 kg基准质量的双相液氩时间投影室（TPC）测量中微子核的相干弹性散射（CE $ν$ NS）。探测器预计将与Juno-Tao实验相邻，距离台山4.6GW热功率的反应堆堆芯约35米。在这个位置，反中微子通量大约是6 $\times10^{12}$ cm $^{-1}$ s $^{-1}$，导致基准物质中每天有超过11，000个相干散射事件。然而，核反冲能量集中在sub-keV区域，对应于液态氩中少于10个电离电子。由于在气体区域中的大放大，可以在双相TPC中实现对几个电离电子的检测。在四个电离电子的可行检测阈值下，信号率为每天955。探测器的设计是屏蔽宇宙背景和周围的放射性，以达到16%的背景信号比的能量区的利益。利用大型CE $ν$ NS样品，讨论了测量弱混合角$\sin^{2}θ_{W}$和限制中微子磁矩的预期灵敏度。此外，可以预见反应堆反中微子CE $ν$ NS实验和暗物质实验之间的协同作用。
2021-03-19 hep-ex physics.ins-det
Low Background kTon-Scale Liquid Argon Time Projection Chambers
我们发现，这是可能的，以增加对低能量物理学的灵敏度在第三或第四个沙丘样的模块，仔细控制放射性纯度和一些修改的探测器类似的沙丘远探测器设计。特别是，对超新星和太阳中微子的灵敏度可以通过改进的MeV尺度范围来提高。用$^{136}$中子加载的无中微子双β衰变搜索看来是可行的。此外，弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质（DM）的灵敏度与计划中的世界计划在这样的探测器中变得具有竞争力，提供了独特的季节变化检测，这是WIMP性质的特征。
2022-03-16 hep-ex physics.ins-det
Physics reach of a low threshold scintillating argon bubble chamber in coherent elastic neutrino-nucleus scattering reactor experiments
研究了反应堆中微子相干弹性散射（CE $ν$ NS）敏感的低阈值（100 eV）氩气泡室的物理范围。分析了对弱混合角、中微子磁矩和轻$Z'$规范玻色子介质的敏感性。执行背景的蒙特卡罗模拟以评估它们对信号的贡献。分析表明，在1 MW $_{th}$研究反应堆3 m处的10 kg室或2000 MW $_{th}$动力反应堆30 m处的100 kg室的一年暴露下，达到了世界领先的灵敏度。这样的探测器有可能成为使用核反应堆研究CE $ν$ NS的领先技术。
2021-05-26 hep-ex hep-ph nucl-ex
Testing of High Voltage Surge Protection Devices for Use in Liquid Argon TPC Detectors
本文介绍了高压压敏电阻和气体放电管压敏电阻作为液氩时间投影室探测器浪涌保护器件的性能。在空气（室温）和液态氩（90~K）中表征了每种类型器件的绝缘和箝位行为，并验证了它们在低温条件下在高电压和高能量浪涌下的鲁棒性。在150 kV高压放电过程中的保护液氩中的脆弱组件也被证明。对每件器械进行氩污染和发光效应测试，并将两者限制在预期不会对液态氩时间投影室功能产生显著影响的水平。这两种设备的研究被证明是适合于高压浪涌保护应用在低温探测器。
2014-06-23 hep-ex physics.ins-det
Self-compensating Light Calorimetry with Liquid Argon Time Projection Chamber for GeV Neutrino Physics
本研究发现液态氩时间投影室（LArTPC）因复合发光效应可作为自补偿光量热仪，通过案例验证其在宽漂移电场范围内实现电子与强子响应比的良好补偿，为GeV中微子能量重建提供补充方法并提出非均匀光收集的解决方案。
2025-02-09 hep-ex 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
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
Scalable Deep Convolutional Neural Networks for Sparse, Locally Dense Liquid Argon Time Projection Chamber Data
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
深度卷积神经网络（CNN）在许多领域的科学数据分析中显示出强大的前景，包括粒子成像探测器，如液氩时间投影室（LArTPC）。然而，LArTPC数据的高稀疏性挑战了传统的CNN，这些CNN是为照片等密集数据而设计的。CNN在LArTPC数据上的幼稚应用导致计算效率低下，并且对于大型LArTPC探测器（如短基线中微子计划和深地下中微子实验）的可扩展性较差。最近提出了子流形稀疏卷积网络（SSCN）来解决这一挑战。我们报告他们的性能在模拟LArTPC样本的3D语义分割任务。与标准CNN相比，我们观察到推理的计算内存和壁时间成本分别减少了364和33倍，而不损失准确性。二维样品的相同因子分别为93和3.1。使用SSCN，我们提出了第一个基于机器学习的方法，使用公共3D LArTPC样本重建Michel电子。Michel电子鉴别效率为93.9%，真阳性率为96.7%。重建的Michel电子团簇的平均像素聚类效率为95.4%，纯度为95.5%。结果令人信服地显示了使用深度神经网络进行大规模LArTPC检测器的可扩展数据重建技术的强大前景。
2019-12-21 cs.CV hep-ex
