A prototype for SANDD: A highly-segmented pulse-shape-sensitive plastic scintillator detector incorporating silicon photomultiplier arrays
我们报告的第一个清晰的观察中子/γ射线脉冲形状的灵敏度的一个完全仪表化的8 $\times$ 8阵列的塑料闪烁体段耦合到两个5厘米$\times$ 5厘米64通道SiPM阵列的一部分，为方向灵敏度设计的原型反中微子探测器模块的关键指标的研究。SANDD（分段式反中微子定向探测器）最终将包括一个由64个$^{6}$掺锂脉冲形状敏感闪烁体棒细长段组成的中心模块，每个闪烁体棒具有5.4 mm $\times$ 5.4 mm的正方形横截面，由相同材料的较大截面棒包围。可能影响SANDD中心模块性能的最重要指标是使用硅光电倍增器（SiPMs）的中子和伽马射线脉冲形状灵敏度、通过闪烁体棒多重性的粒子识别以及能量和位置分辨率。作为第一步，我们构建了一个原型探测器，使用两个64通道SiPM阵列和未掺杂的脉冲形状敏感的塑料闪烁体棒来研究中央SAND模块的性能。
2019-08-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Study of silicon photomultipliers for use in neutron decay experiments
为了提高中子\b{eta}衰变实验的精度，对塑料衰减器的光子读出进行了研究。如今，基于多达109个登记的衰变事件，中子衰变被高度统计地研究，并导致对标准模型之外的新物理的极大改进的限制，其中\b{eta}经常在塑料容器中登记。在这些实验中的主要系统误差是由于不完善的表征的线性度，能量分辨率，和电子背散射。我们研究这些错误是否可以减少时，用于闪烁体读出的传统光电倍增管被硅光电倍增器（SiPMs）取代。为此，开发了各种理论和实验工具，并提出了一个处理SiPM极端暗率的程序。在\b{eta}谱仪中，使用SiPM的塑料闪烁体读出可以显著提高能量响应，并有助于为电子背散射提供可靠的校正。
2021-06-05 physics.ins-det
Scintillators with Silicon Photomultiplier Readout for Timing Measurements in Hadronic Showers
硅光电倍增器的出现使得高能物理仪器的巨大进步成为可能，例如，通过允许构建具有集成到小闪烁体瓦片中的光子传感器的极颗粒强子量热计。直接耦合的SiPM到塑料闪烁体，而不使用波长偏移光纤，提供了一个快速的检测器响应，使这样的设备非常适合于精确的定时测量。我们已经构建了一个由15个这样的闪烁体瓦片读出的快速数字化仪与深缓冲区测量强子量能器中的信号的时间结构的设置。已经开发了专门的数据重建算法，其允许通过对记录的波形的详细分析来确定单个光子的到达时间，并且提供光子传感器的增益的自动校准。我们将讨论实验装置和数据分析。此外，我们将报告的第一个结果，在强子量能器与钨吸收剂，提供重要的约束的时间发展的强子簇射的模拟模型的发展。
2011-12-02 physics.ins-det
Segmented scintillation detectors with silicon photomultiplier readout for measuring antiproton annihilations
欧洲核子研究中心反质子减速器（AD）的原子光谱和慢反质子碰撞（ASACUSA）实验构建了分段式加速器，用于探测和跟踪未来超导射频保罗反质子阱中反质子湮灭产生的带电π介子。一个由541个铸造和挤压的闪烁体棒组成的系统被安排在11个探测器模块中，提供了17 mm的空间分辨率。绿色波长移动光纤被嵌入到闪烁器中，并由灵敏面积为1 x 1 mm^2的硅光电倍增器读出。用动量为p ~ 1GeV/c的负π介子束测量了各种闪烁体结构的光电子产额。比较了各种光纤和硅光电倍增器、光纤终端以及光纤和倍增器之间的耦合。探测器也使用AD的反质子束进行了测试。由于硅光电倍增器的饱和，在反质子的高湮没率下出现非线性效应。
2014-03-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Construction and performance of a silicon photomultiplier/extruded scintillator tail-catcher and muon-tracker
2006年至2009年间，欧洲核子研究中心（CERN）和费米实验室（Fermilab）建造、安装并测试了一个国际直线对撞机（ILC）探测器的原型模块，作为CALICE试验束计划的一部分，以研究在强子量能器后面扩展能量采样的可能性，并研究提供μ子跟踪的可能性。“尾捕捉器/μ子跟踪器”（TCMT）由320个挤压闪烁体条（尺寸1000 mm x 50 mm x 5 mm）组成，包装在16个1米见方的平面中，交错在钢板之间。闪烁体条用波长移动光纤和硅光电倍增器读出。平面以交替的水平和垂直条带方向排列。收集了能量范围为6 GeV至80 GeV的μ子和π子的数据。利用在2006年采取的数据，本文介绍了TCMT的设计和建造，性能特点，和基于束的TCMT的能力，以提高强子能量分辨率的原型ILC探测器的评估。对于ILC探测器的典型配置，其线圈位于厚度为5.5个核相互作用长度的量热计系统外部，TCMT将对20至80 GeV之间的π介子的相对能量分辨率提高6- 16%。
2012-03-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Analytical description of the time-over-threshold method based on the time properties of plastic scintillators equipped with silicon photomultipliers
针对BM@N实验新型中子探测器的信号读出需求，提出基于配备硅光电倍增管的塑料闪烁体的过阈时间法解析描述，可建立ToT-幅度关系并实现70 ps量级时间分辨率。
2024-08-16 hep-ex physics.ins-det
Gamma spectrometry with CsI(Tl), NaI(Tl) and CdWO4 scintillation crystals using a silicon photomultiplier
Institute for Nuclear Research, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院核物理研究所）；Czech Technical University（捷克理工大学）；Syracuse University（雪城大学）
研究探讨用硅光电倍增管对特定晶体进行伽马能谱分析，室温下 CsI(Tl)晶体性能最佳但能量分辨率低于传统光电倍增管，凸显其在核物理应用中可替代 PMT 的潜力，尤其适用于轻型便携式能谱仪。
2026-08-03 nucl-ex physics.ins-det
Light Yield and Uniformity Measurements of Different Scintillator Tiles with Silicon Photomultipliers
我们提出了光的产量和均匀性测量的正方形和六边形瓷砖读出硅光电倍增器通过Y11波长移位光纤或直接从侧面或从中心的顶面。所有瓷砖的厚度均为3 mm，面积为$\rm 9~cm^2$。侧面用两层特氟龙胶带包裹，而顶面和底面用两层Tyvec纸覆盖。我们进一步展示了ATLAS Tile Calorimeter（TileCal）瓷砖与MPPC读数的第一个光输出和均匀性测量。这项研究的动机是寻找一个可能的第3阶段升级的ATLAS强子量能器和强子量能器在未来的强子对撞机。
2020-04-15 hep-ex physics.ins-det
Photomultiplier Requirements and Pre-Calibration for the SABRE South Liquid Scintillator Veto
针对SABRE South暗物质探测实验的液体闪烁体反符合探测器，研究了Hamamatsu R5912耐油光电倍增管的需求、表征测试结果及低阈值运行方法，并通过原型验证了其对脉冲形状甄别技术的适配性。
2025-07-29 hep-ex physics.ins-det
Study of silicon photomultipliers for the readout of scintillator crystals in the proposed GRIPS γ-ray astronomy mission
高能天文学在未来十年的最高优先事项之一是在硬X射线/软γ射线（10-600 keV）和中能γ射线（0.2-80 MeV）波段进行灵敏的探测。历史上，软和中能γ射线波段的观测一直是使用基于光电倍增管（PMT）读出的无机闪烁器的探测器进行的。这些观测受到传统闪烁体材料（如碘化钠和碘化铯）的能量和时间分辨率不高以及笨重、易碎、高压光电倍增管对任务资源的要求的限制。新的闪烁体材料（如LaBr 3：Ce，L（Y）SO）和新的闪烁光读出装置（如硅光电倍增器）的开发方面的最新技术进展有望大大提高未来基于闪烁体的γ射线望远镜的观测能力，同时保持闪烁体仪器的相对简单性、可靠性、大收集量和低成本。我们目前的初步研究结果的使用硅光电倍增器的热量计模块设计的建议GRIPS天体物理学任务。
2013-02-23 astro-ph.IM physics.ins-det
Time and position sensitive single photon detector for scintillator read-out
我们已经开发了一种光子计数探测器系统，用于中子和γ射线照相组合，该系统可以确定由闪烁体屏幕内的高能粒子或光子产生的二次光子闪光的位置、时间和强度。该系统是基于微通道板光电倍增管的概念，利用图像电荷耦合到放置在空气中的真空管外部的位置和时间敏感的读出阳极，由标准的光电倍增管和非常快的脉冲高度分析电子辅助。由于所有系统组件的死时间较短，因此可以满足建议的快中子和双离散能量伽马射线照相方法（FNDDER）的高吞吐量要求。我们展示了不同类型的延迟线读出阳极的测试，并提出了一种新的脉冲高度到时间转换器电路，其潜在的歧视伽玛能量的自动货物集装箱检查系统（ACCIS）的预计FNDDER设备。
2012-02-10 nucl-ex physics.ins-det
Performance of Scintillator Counters with Silicon Photomultiplier Readout
在费米实验室介子试验束装置上，用120 GeV质子测量了嵌入波长移动光纤的闪烁计数器的性能。在Fermilab NICADD工厂，用二氧化钛表面涂层和两个纤维通道挤出计数器。每根光纤末端由一个2*2 mm^2的硅光电倍增器读出。这些信号被一个定制的前端电子板放大和数字化。测试了具有1.4 mm和1.8 mm直径纤维的5*2 cm^2和6*2 cm^2挤出型材的组合。该设计旨在用于费米实验室的Mu2e实验的宇宙射线否决探测器。将给出作为光束的横向和纵向位置的函数的光产额。
2015-11-02 hep-ex physics.ins-det
Measurements with silicon photomultipliers of dose-rate effects in the radiation damage of plastic scintillator tiles in the CMS hadron endcap calorimeter
测量了CMS探测器强子端盖（HE）量热计中使用的塑料闪烁体瓦由于辐射损伤而导致的信号输出的减少。瓷砖暴露在质子-质子（pp）碰撞产生的粒子在欧洲核子研究中心大型强子对撞机与质心能量为13 TeV，对应于50 fb $^{-1}$交付的光度。的测量是基于读出通道的HE仪器与硅光电倍增器，并来自使用数据从几个来源：激光校准系统，一个可移动的放射性源，以及强子和μ子产生的PP碰撞。结果从几个辐照运动使用$^{60}$钴源进行了讨论。损伤呈现为剂量率的函数。在这些测量的范围内，对于固定剂量，损伤随剂量率的降低而增加。
2020-06-11 hep-ex physics.ins-det
Use of Silicon Photomultipliers in ZnS:6LiF scintillation neutron detectors: signal extraction in presence of high dark count rates
报道了用硅光电倍增器（SiPMs）探测ZnS：6LiF中子转换闪烁光的可能性。光由嵌入闪烁体中的波长移动光纤收集。通过应用专用处理算法来分析SiPM脉冲的时间分布，解决了在SiPM的高暗计数率的存在下提取中子信号的困难。与单通道原型探测单元，我们证明了一个非常好的中子信号提取在SiPM暗计数率约1 MHz。
2014-05-26 physics.ins-det
Replacement of a Photomultiplier Tube with Silicon Photomultipliers for use in Safeguards Applications
我们在实验室环境中使用单个5.08x5.08-cm圆柱形碘化钠晶体比较了SiPM阵列和PMT的性能。光电倍增管（PMT）是最常用的设备，用于监测辐射检测目的的蒸发材料。该系统有时受限于PMT中的缺点，这些缺点可能降低其性能，包括温度依赖性和随磁场的变化。仪器工程还必须应对相对于活性闪烁体体积的潜在大体积、易碎性和高电压要求。一种可能的替代方案是硅光电倍增器（SiPM）阵列。使用5.04x5.04-cm sensL J系列SiPM阵列和7.62cm Hamamatsu PMT进行测量。我们演示了如何充分改变SiPM偏置，以消除在经常进行核保障工作的环境中遇到的温度变化的影响。最后，我们评估了一种方法，确定富集水平的${}^{235}U$在各种水平和屏蔽配置，使用PMT安装和SiPM安装闪烁体。
2020-01-22 physics.ins-det
The measurement of scintillation emission spectra by a coincident photon counting technique
在评价新型闪烁器时，重要的是确保闪烁器发射的光谱与光电倍增管的响应良好匹配。在尝试使用放射源测量该光谱时，发现每次闪烁事件发射的光子如此之少，以至于不能容易地使用传统的光谱技术。本文提出了一种简单的光子计数技术，它采用两个光电倍增管，一个直接观察闪烁体，另一个通过单色器观察闪烁体。该系统允许在不使用特别冷却的光电倍增管、强放射源或粒子束的情况下测量光谱。
2006-06-30 physics.ins-det
Balloon Flight Test of a Compton Telescope Based on Scintillators with Silicon Photomultiplier Readouts
我们提出的第一个高空气球飞行试验的结果的概念，先进的康普顿望远镜利用现代闪烁体材料与硅光电倍增器（SiPM）读数。在高能天文学和太阳物理学领域需要能够进行灵敏观测的新的中能伽马射线（~0.4 - 10 MeV）探测器。具有SiPM读数的基于快速闪烁体的康普顿望远镜是对该仪器挑战的有希望的解决方案，因为闪烁体的快速响应允许通过飞行时间（ToF）辨别来拒绝背景。太阳康普顿望远镜（SolCompT）原型的设计是为了证明这项技术在气球飞行条件下的稳定性能。SolCompT仪器是一个简单的双元件康普顿望远镜，由一个大约1英寸的圆柱形芪晶体作为散射探测器和一个1英寸的立方LaBr 3：Ce晶体作为量热计探测器组成。两个闪烁体探测器均由Hamamatsu S11828-3344 MPPC装置的2 × 2阵列读出。定制前端电子器件提供最佳信号上升时间和线性度，定制电源自动调整SiPM偏置电压，以补偿温度引起的增益变化。一个标记的校准源，包括~240 nCi的钴-60嵌入塑料闪烁体，被放置在视野中，并提供了一个已知的伽马射线源，以测量飞行。SolCompT气球有效载荷于2014年8月24日从新墨西哥州的萨姆纳堡发射，并在约123，000英尺的漂浮高度上花费了约3.75小时。该仪器在整个飞行过程中表现良好。在对小的（~10%）残余增益变化进行校正后，我们测量到飞行中ToF分辨率为~760 ps（FWH…
2016-02-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Proof-of-principle measurements with a liquid-scintillator detector using wavelength-shifting optical modules
基于测试束测量，我们研究了液体闪烁体探测器的响应，该探测器配备有波长偏移光学模块，该模块被提出用于例如IceCube实验和SHiP实验，并且绝热光导被观察到由光电倍增管或由硅光电倍增器的阵列。我们报告的效率，时间分辨率和探测器对不同粒子类型的响应，并指出潜在的方法来提高探测器的性能。
2018-12-16 hep-ex physics.ins-det
Kaleidoscopic-ray-tracing-based model of the scintillation flash energy deposition in the photomultipliers attached to a strip scintillator
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
研究条形闪烁体探测器光传输，用万花筒光线追踪方法构建能量沉积模型，以PWO晶体为例验证，该模型与蒙特卡洛模拟结果相符且速度快，适用于探测器实时校准，其光线追踪还能加速蒙特卡洛模拟。
2026-07-16 physics.ins-det physics.optics
Comprehensive study of timing resolution in plastic scintillator detectors with wavelength-shifting fiber and silicon photomultiplier readout
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
研究通过结合半解析框架、玩具蒙特卡罗验证及Geant4光学光子模拟，对基于波长转移光纤和硅光电倍增管读出的塑料闪烁体探测器时间分辨率展开全面研究，给出分析模型并验证，经参数扫描生成设计图和查找表以优化探测器。
2026-10-30 hep-ex physics.ins-det
Time resolution of the plastic scintillator strips with matrix photomultiplier readout for J-PET tomograph
Jagiellonian正电子发射断层成像系统（J-PET）由30 cm长的塑料闪烁体条组成，最近对该系统的单个模块进行的测试已证明其适用于探测湮没量子（0.511 MeV），符合分辨时间（CRT）为0.266 ns。所实现的分辨率几乎是由一个因素的两个更好的相对于当前的TOF-PET探测器，它仍然可以改善，因为它是在这篇文章中所示的，时间分辨率的固有限制，用于确定时间的0.511 MeV的伽马量子在塑料闪烁器的相互作用是低得多。作为本文的重点，介绍了一种利用硅光电倍增器矩阵（SiPM）在闪烁体条两端记录多个光子时间戳的方法。作为模拟的结果，与SiPM的数量从4到42变化进行，它示出的定时分辨率的改善饱和与光电倍增管的数量的增加，并且在两端的2 × 5配置允许读取20个时间戳，构成了最佳的解决方案。所进行的模拟占的发射时间分布，光子传输和吸收内的闪烁体，以及量子效率和渡越时间扩散的光电传感器，并根据实验结果进行了检查。SiPM的2 x 5矩阵的应用允许在正电子发射断层成像中实现对于15 cm轴向视场（AFOV）的$\approx$ 0.170 ns和对于100 cm AFOV的$\approx$ 0.365 ns的符合分辨时间。该结果为构建具有成本效益的TOF-PET扫描仪开辟了前景，相对于当前的TOF-PET模式，该扫描仪具有显著更好的TOF分辨率和更大的AFOV。
2016-03-19 physics.ins-det physics.med-ph
Temperature dependence of the light yield of the LAB-based and mesitylene-based liquid scintillators
研究了线性烷基苯（LAB）基和均三甲苯基液体净化器的光产额与温度的关系。当温度从$26\;^{\circ}$ C降低到$-40\;^{\circ }$ C时，两种液体增感器的光产额增加23%，校正了光电倍增管的温度响应。测量有助于理解液体闪烁体探测器的能量响应。特别是下一代反应堆中微子实验，如江门地下中微子观测站（JUNO），需要非常高的能量分辨率。由于未观察到液体闪烁体透明度的明显劣化，因此将检测器的操作温度降低至$\sim4\;^\circ$ C将使检测器的光电子产额增加13%，结合了液体闪烁体的光产额增加和光电倍增管的量子效率增加。
2014-02-27 hep-ex physics.ins-det
An effective method to read out large scintillator areas with precise timing
采用闪烁体拼接技术，仅用两个光电倍增管就能读出几平方米的塑料闪烁体，时间精度约为1.5纳秒。最后给出了两个应用该技术探测宇宙μ子和中微子的实例。
1998-01-07 physics.ins-det
A time-resolution study with a plastic scintillator read out by a Geiger-mode Avalanche Photodiode
在这项工作中，我们试图建立最佳的时间分辨率与闪烁计数器组成的塑料闪烁体读出的盖革模式雪崩光电二极管。测得的时间分辨率与闪烁体中沉积的能量的平方根成反比，并且在1MeV下缩放到18ps（sigma）。这一结果与报道的光电倍增管的最佳结果相竞争。
2011-07-13 physics.ins-det
Performance Study of a Position-sensitive Plastic Scintillator Detector
针对闪烁体探测器空间分辨率弱及PMT成本高的问题，本研究开发基于闪烁体耦合SiPMs的探测器，利用传统光传播算法和CNN算法将位置分辨率提升至毫米级。
2025-04-27 hep-ex physics.ins-det
A Directional Gamma-Ray Detector Based on Scintillator Plates
本文介绍了一种利用天体物理学的伽马射线暴探测思想确定伽玛辐射源方位角位置的简单装置。一个紧凑而坚固的探测器由八个相同的模块组成，每个模块包括一个耦合到光电倍增管的CsI（Tl）闪烁体板，通过比较不同模块中的计数率，可以以度级精度定位伽马射线的点源。对均匀环境背景的敏感性极小。
2015-06-17 physics.ins-det
Response of a Li-glass/multi-anode photomultiplier detector to $α$-particles from $^{241}$Am
测量了位置敏感锂玻璃闪烁体探测器对来自准直$^{241}$ Am源的$α$粒子的响应。闪烁光由8 X 8像素多阳极光电倍增管读出，并且对于扫描上的每个位置记录每个像素的信号幅度。像素信号强烈地依赖于位置，并且通常几个像素将记录高于给定阈值的信号（命中）。研究了该阈值对命中多重性的影响，以优化检测器的单次命中效率。
2018-12-19 nucl-ex physics.ins-det
Large Plastic Scintillator Panels with WLS Fiber Readout; Optimization of Components
结果的研发工作，设计和建造大尺寸否决面板，优化地下低背景实验，在最有效和最经济的方式使用市售组件。测试了各种塑料衰减器、光电倍增管、波长移动光纤和光反射器组合。这些研究的结果和性能的2.2米长的面板。
2014-04-19 physics.ins-det
Simulation of Scintillator Counters with Embedded Wavelength-Shifting Fibers
我们描述了一个完整的端到端的模拟闪烁计数器的带电粒子的响应。该计数器表面涂有二氧化钛涂层，并有两个通道用于嵌入的波长移动光纤，波长移动光纤由硅光电倍增器读出。模拟包括闪烁和切伦科夫光子的产生和传播，硅光电倍增器的响应，以及信号波形的产生。概率查找表用于加速计数器内光子传播的模拟。该模拟进行了调整，以匹配从费米实验室介子试验束设施使用120 GeV质子的试验束研究中获得的测量数据。这些计数器将用于费米实验室的Mu2e实验的宇宙射线否决探测器。
2019-10-10 hep-ex physics.ins-det
Event vertex and time reconstruction in large volume liquid scintillator detector
超低本底水平的大体积液体闪烁体探测器已被广泛应用于中微子物理研究和暗物质搜寻。事件顶点和事件时间不仅对事件选择有用，而且对事件能量的重建也是必不可少的。本文综合分析了利用光电倍增管收集的电荷和时间信息重建事件顶点和事件时间的四种算法。研究了光电倍增管特性对光电倍增管性能的影响。结果表明，渡越时间扩散是影响顶点重建的主要因素，而暗噪声的影响是有限的。此外，当事件接近检测器边界时，电荷信息比时间信息提供更好的顶点重建性能。
2021-05-13 hep-ex physics.ins-det
First demonstration of a Compton gamma imager based on silicon photomultipliers
我们正在开发一种坚固耐用、便于个人携带的康普顿伽马成像仪，用于放射性材料的安全调查和放射性事故的补救。成像器由闪烁体层组成，前层的光收集由硅光电倍增器提供，后层的光收集由光电倍增管提供。作为第一步，我们开发了最终成像仪的1/5比例演示单元。我们目前的成像性能，这个演示单位的Cs-137在离轴30度的角度。还提供了Sn-113和Na-22的结果。这代表了使用硅光电倍增器作为康普顿伽马成像器中的光收集的嵌入式组件的第一次演示。
2012-07-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Scintillation detectors constructed with an optimized 2x2 silicon photomultiplier array
硅光电倍增管（SiPM）是光电倍增管（PMT）的一个很好的替代品，因为它们的增益和量子效率与PMT相当。然而，最大的单片SiPM仍然小于1 ~ cm $^2$。为了将SiPM与具有合理灵敏度的放大器一起使用，必须使用多个SiPM。在这项工作中，闪烁探测器的构建和测试与定制的2x2 SiPM阵列。通过执行Geant 4模拟来确定SiPM的布局和闪烁体的几何形状。已测试了边长为18 mm的立方NaI、CsI和CLYC。通过匹配阵列中SiPM的增益，闪烁探测器的输出在-20 ~50 ℃的温度范围内稳定。这些探测器的能量分辨率已被测量为温度的函数。此外，在相同的温度范围内，CLYC探测器的中子探测进行了研究。使用脉冲形状鉴别，中子可以被清楚地识别，而不需要$γ$光子的贡献。因此，这些探测器适合于部署在光谱个人辐射探测器（SPRD）。
2016-12-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Test of scintillating bars coupled to Silicon Photomultipliers for a charged particle tracking device
本文报道了用硅光电倍增器读出闪烁体条的实验室试验结果。本方法是第一步，设计一个精确的跟踪系统放置在一个自由磁化体积内的低能量交叉粒子的电荷识别。所设计的系统被证明能够提供优于2 mm的空间分辨率。
2016-05-16 hep-ex physics.ins-det
Calibration of photomultipliers gain used in the J-PET detector
光电倍增管通常用于商业PET扫描仪中，作为将正电子-电子湮灭产生的伽马量子在闪烁体中产生的光转换为电信号的装置。为了正确分析所获得的电信号，必须知道光电倍增管增益曲线，因为即使在相同型号的光电倍增管之间，增益也可能显著不同。在这篇文章中，我们描述了单光电子方法用于光电倍增管的校准应用于J-PET扫描仪，一种新的PET探测器正在开发中的雅盖隆大学。介绍了几种R4998型滨松光电倍增管的校准方法，并给出了校准曲线和增益的实例。
2013-12-16 nucl-ex physics.ins-det physics.med-ph
Scintillator-integrated microchannel plate photomultiplier tubes for ultrafast timing over keV-GeV energy scales
本文提出集成氟化钡或锗酸铋的 SCI-IMP 探测器，利用 511 keV 伽马射线和 GeV 级宇宙射线 μ 子验证其兼具能量测量与数十皮秒乃至 16.8 ps 超快计时能力。
2025-10-03 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
Temperature dependence of the plastic scintillator detector for DAMPE
塑料闪烁体探测器（PSD）是暗物质粒子探测器（DAMPE）计划中的主要子探测器之一。它将在从- $10$到$30^{\circ}$ C的很大温度范围内工作，因此整个检测系统的温度效应需要详细研究。PSD系统的温度依赖性主要由塑料闪烁体棒、光电倍增管（PMT）和前端电子器件（FEE）这三部分组成。对这三个部分进行了详细的研究，得出并讨论了各部分的贡献。PMT的温度系数为$-0.320(\pm0.033)\%/^{\circ}$ C，塑料闪烁体棒的温度系数为$-0.036(\pm0.038)\%/^{\circ}$ C。该结果意味着在减去FEE基座之后，PMT-闪烁体系统的信号幅度由于温度的变化主要来自PMT，并且塑料闪烁体棒在操作范围内对温度不敏感。由于温度效应不可忽略，因此还研究了整个PSD的温度依赖性，并进行了校正以使这种影响最小化。校正结果表明，温度对PSD系统信号幅值的影响可以得到抑制。
2016-12-11 nucl-ex physics.ins-det
Temperature characterization of scintillation detectors using solid-state photomultipliers for radiation monitoring applications
我们已经表征了两个最先进的固态光电倍增管，一个是SensL的，另一个是Hamamatsu的，在-25至50摄氏度的温度范围内耦合到圣戈班晶体的放大器。在室温下，在661.6 keV的能量分辨率测量与两个探测器是较差的分辨率时，晶体耦合到一个定期的光电倍增管。661.6 keV γ射线在137 Cs谱中的脉冲高度和脉冲高度分辨率都随温度强烈变化。从22 Na光谱确定的噪声阈值随着温度增加而二次增加，对于两个探测器在+50 ° C下都远高于100 keV。
2010-03-08 physics.ins-det
CATIROC: an integrated chip for neutrino experiments using photomultiplier tubes
为了利用大量的光电倍增管进行下一代中微子实验，研制了一种专用集成电路CATIROC（Charge And Time Integrated Read Out Chip）。每个CATIROC都为16个可配置输入通道提供时间和电荷测量，这些通道在无触发器模式下工作。最初设计用于水切伦科夫探测器中的光发射，我们在本文中表明，它的使用可以扩展到基于液体闪烁体的实验。正在中国建造的JUNO实验的$\sim$ 26000 3英寸光电倍增管就是一个很好的例子。本文介绍了CATIROC的特点，特别注意其应用于液体蒸发器中光发射时间分布的最关键点。在电荷和时间测量中实现的性能可以为未来利用PMT或其他光敏探测器的高精度实验提供输入。
2021-05-12 hep-ex physics.ins-det
Uniformity Studies of Scintillator Tiles directly coupled to SiPMs for Imaging Calorimetry
我们提出了一种新的几何形状的闪烁体瓷砖开发的无光纤耦合到硅光电倍增器（SiPMs）的应用程序中的高度颗粒量热计。通过在光子传感器的耦合位置处钻取高度、宽度和深度分别为2 mm、4 mm和5.5 mm的狭缝，实现了在整个有源区域上瓦片响应的高度均匀性。对横向尺寸为3 x 3 cm^2、厚度为5 mm和3 mm的瓷砖进行了对穿透电子的响应的详细测量。
2010-03-31 physics.ins-det
Intrinsic time resolution and efficiency characterization for two size of BC-404 plastic scintillators studies in Geant4
时间分辨率是探测器的重要性能指标之一。对于闪烁体的情况，光的收集也是重要的，其取决于光传感器的有效面积（\textit{Scorer}）。光电倍增管（PMT）通常具有比硅光电倍增管（SiPM）更大的有效面积，然而，由于其操作电压，尺寸或成本，在某些情况下可能难以使用它们。在这种情况下，优选使用SiPM。TR值还取决于闪烁体的尺寸和几何形状、光传感器的数量和电子部件。在这项工作中，我们研究的平均光子到达时间分布（AT）的记分员从一个SiPM 6 $\times$ 6~mm $^2$。我们将AT的变化定义为\textit{the intrinsic time resolution}（ITR）。在Geant 4中，我们模拟了两种不同的几何形状：正方形和六边形，BC-404塑料闪烁体耦合到一个记分器。模拟的源为1~GeV的Sr $^{90}$、Co $^{60}$、Cs $^{137}$、Na $^{22}$和$μ^-$。结果表明，AT和ITR取决于塑料闪烁体的几何形状和尺寸，记分器的位置，入射粒子及其能量。那么，ITR和TR对于检测器来说不是常数。最后，给出了AT与粒子入射沉积能量的关系，在实验中它们分别与探测器的响应时间事件和入射粒子的沉积电荷有关。
2021-06-08 physics.ins-det
Studies in Pulse Shape Discrimination for an Optimized ASIC Design
随着硅光电倍增器（SiPM）的不断发展，当其与闪烁体耦合时，可作为低反冲能量的快中子与γ相互作用的脉冲形状鉴别（PSD）光电传感器。同时，典型阵列中的大量通道要求开发低成本和低功率的电子器件。定制集成电路（ASIC）是实现此目的的理想解决方案。为了评估这种ASIC的要求，使用两个耦合到来自Onsemi的6x 6 mm SiPM的二苯乙烯和EJ-276的混合器进行研究。我们证明，这两个reflectators是可行的执行PSD的相互作用能从100千电子伏到几兆电子伏，同时优化的集成周期中使用的PSD度量。这些测量为正在开发的ASIC的设计参数提供信息。
2022-12-21 nucl-ex physics.ins-det
Interaction position, time, and energy resolution in organic scintillator bars with dual-ended readout
我们报告的位置，时间和能量分辨率的范围内的塑料闪烁体条和反射体治疗使用双端硅光电倍增器读出。这些测量的动机是即将建设的光学分段单体积中子散射相机，其中中子弹性散射关闭氢被用来运动学重建的源方向和能量的入射中子。对于这种应用，需要约10 mm的相互作用位置分辨率和约1 ns的时间分辨率来实现裂变能中子的期望效率。此处给出的结果表明，这可以通过缠绕在聚四氟乙烯带中的EJ-204闪烁体的$5\times5\times190~\mathrm{mm}^3$条阵列实现，并通过SensL的J系列$6\times6~\mathrm{mm}^2$硅光电倍增器读出。两个独立的设置，我们还探讨了系统的位置分辨率的变化，并表明，在一般情况下，使用在两端的脉冲到达时间的差异是不太容易受到系统的变化比使用的对数比的两端的电荷振幅。最后，我们测量的绝对时间的相互作用作为沿酒吧的位置的函数的偏差：在酒吧的中心的事件的测量的相互作用时间是$\sim$ 100 ps后比SiPM附近的相互作用。
2019-02-20 physics.ins-det
Study of timing characteristics of a 3 m long plastic scintillator counter using waveform digitizers
将尺寸为300 cm x 2.5 cm x 11 cm的塑料闪烁体棒暴露于聚焦μ子束，以研究其光产额和定时特性随位置和入射角的变化。通过光电倍增管在两端读出脉冲光，波形数字化器记录光电倍增管的脉冲形状。分析和比较了WAVECATCHER和SAMPIC数字化仪得到的结果。讨论了影响定时分辨率的各种因素。最后展望了塑料闪烁体技术在时间分辨率约为100 ps的大尺度粒子物理探测器中的应用前景。
2017-08-04 physics.ins-det
Studies of Scintillator Tiles with SiPM Readout for Imaging Calorimeters
具有闪烁体读出的成像强子量能器使用由硅光电倍增器单独读出的小闪烁体瓦片，以实现未来对撞机探测器的复杂重建算法所需的必要粒度。对于CALICE模拟HCAL新的第二代原型，正在制造具有嵌入式波长偏移光纤和来自CPTA的新光子传感器的3 mm厚闪烁体瓦片。蓝敏感SiPM的可用性还允许光子传感器与瓷砖的无光纤耦合，这是一种需要修改几何形状以实现高度响应均匀性的技术。我们讨论的结果，从测试台和测试光束测量不同的闪烁体瓷砖的几何形状，以及光子传感器的光纤耦合的前景。
2010-08-14 physics.ins-det
Characterization of the ETEL D784UKFLB 11 inch Photomultiplier Tube
水切伦科夫和闪烁体探测器是中微子物理研究的重要工具，它们体积大、阈值低、运行成本低，是长基线中微子振荡、质子衰变、超新星和太阳中微子、双β衰变以及超高能天体物理中微子的理想探测器。对新一代大型探测器的建议依赖于大尺寸、快速、成本效益高的光电倍增管的可用性。ETEL公司的D784 KFLB 11英寸光电倍增管是为大型中微子探测器研制的。我们已经测量了前15个原型的定时特性、相对效率和磁场灵敏度。
2016-01-06 hep-ex physics.ins-det
Plastic scintillator detector with the readout based on an array of large-area SiPMs for the ND280/T2K upgrade and SHiP experiments
塑料闪烁体探测器在粒子物理实验中已广泛应用了几十年。大规模检测器通常被布置为交错的长条阵列，其通过飞行时间测量提供快速触发信号和/或颗粒识别。闪烁光由耦合到每个棒的两端的光电传感器收集。在这篇文章中，我们提出了我们的研究，用大面积硅光电倍增器（SiPMs）阵列直接取代常用的真空光电倍增管（PMT）。直接耦合到闪烁体块体的SiPM阵列相对于PMT具有明显的优点：紧凑性、机械鲁棒性、高PDE、低操作电压、对磁场不敏感、低材料预算、省略光导的可能性。在这项研究中，八个6 × 6 mm 2面积SiPM的阵列耦合到塑料闪烁体棒的末端，长度为1.68 m和2.3 m。8通道SiPM阳极读出ASIC（eMUSIC）用于各个SiPM的信号的读出、放大和求和。在CERN PS实验束流中研究了一个大型探测器原型的时序特性。该技术被用于J-PARC的ND 280/T2 K II升级的ToF系统和CERN SPS的SHiP实验的定时检测器。
2019-01-23 physics.ins-det
Quality Assurance Test of Silicon Photomultipliers and Electronic Boards for STAR Event Plane Detector
事件平面探测器（EPD）安装在布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机的螺线管跟踪器中，是一种基于塑料散射器的装置，用于测量相对论重离子碰撞前向区域的反应中心性和事件平面。我们使用硅光电倍增器（SiPM）阵列来检测通过光纤连接在闪烁体中产生的光子。来自SiPM阵列的信号由前端电子（FEE）板放大，并通过接收器（RX）板发送到模数转换器（ADC）板进行进一步处理。完整的EPD系统由24个超级扇区（SS）组成;每个SS配备两个SiPM板，两个FEE板和两个RX板，它们对应于744个读出通道。所有这些板都是在中国科学技术大学批量生产的，并采用专门的质量保证（QA）程序在部署前识别任何问题。本文详细介绍了QA方法和相关的测试系统。QA测试结果与讨论一起呈现。
2020-11-22 hep-ex physics.ins-det
Characterization of an MPPC-Based Scintillator Telescope and Measurement of Cosmic Muon Angular Distribution
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本研究基于MPPC与闪烁体耦合设计高灵敏度光学探测系统，通过三重重合望远镜测量宇宙μ子角分布，验证了MPPC在高能物理中的应用效果。
2026-02-21 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Response of a Li-glass/multi-anode photomultiplier detector to collimated thermal-neutron beams
利用准直热中子束研究了一种位置灵敏的锂玻璃闪烁体探测器的响应特性，该探测器的位置分辨率为6 mm。探测器以0.5至1.0 mm的水平和垂直步长垂直移动通过中子束。闪烁是在一个8 × 8像素的多阳极光电倍增管中逐事件检测的。一般来说，几个像素在每个中子束位置记录大信号。研究了超过设定阈值的记录信号的像素的数量，以在检测器的最大可能区域上的单次命中效率的最大化作为主要目标。在全沉积峰值平均值的约50%的阈值下，约80%的事件被记录在单个像素中，从而在X和Y方向上产生约5 mm的有效位置分辨率。较低的阈值通常导致显示较高像素多重性的事件，但这些事件也可以用~5 mm的位置分辨率定位。
2020-12-09 nucl-ex physics.ins-det
An Alternative Design for Large Scale Liquid Scintillator Detectors
由于光电倍增管（PMT）的固有放射性，需要将闪烁区与光电倍增管（PMT）分离，因此大规模液体闪烁体检测器的构造变得复杂。这通常使用丙烯酸或尼龙屏障来完成，其自身的活性也可以导致大量低能量（MeV）研究的基准检测体积的大幅减小，并且其构造对于较大的检测器体积变得越来越困难和昂贵。在这里，我们提出了一个初步的模拟研究的替代几何结构称为SLIPS（分层液体平面闪烁体），其目的是避免这种物理障碍，而不是使用层的疏脂液体分离光电倍增管的闪烁区域。
2022-04-19 hep-ex physics.ins-det
Characterization and on-field performance of the MuTe Silicon Photomultipliers
Muon望远镜是哥伦比亚的一个火山成像实验。它由闪烁体跟踪系统和用于粒子沉积能量测量的水切伦科夫探测器组成。MuTe在温度梯度高达$10$ $^{\circ}$ C的高海拔环境中自主运行。在这项工作中，我们的特点的击穿电压，增益和噪声的望远镜硅光电倍增器的温度变化跨越$0$ $40$ $^{\circ}$ C。我们证明了MuTe hodoscope的鉴别阈值必须高于5 pe，以避免由于SiPM暗计数、串扰和后脉冲而造成的污染。我们还评估了穆特计数率取决于昼夜温度变化。
2021-02-01 hep-ex physics.ins-det
Geant4-based calibration of an organic liquid scintillator
用单能和多能γ射线源对NE-213 A有机液体闪烁体探测器进行了光产额刻度。在光电倍增管中检测闪烁光，并在逐个事件的基础上对相应的脉冲进行波形数字化。由此产生的康普顿边缘进行了分析，使用Geant 4模拟的探测器，模型的电离辐射的相互作用以及闪烁光子的运输。模拟校准，并比较用于确定康普顿边缘的既定处方，最终导致光产额校准功能。在这个过程中，基于模拟的方法产生了关于探测器的增益和固有脉冲高度分辨率的信息。它还促进了以前无法理解的系统的不确定性与校准的反硝化光产额。模拟为基础的方法也比较了良好的既定的数值处方定位康普顿边缘。最终，模拟预测的光输出校准比处方低17%。这些校准表明，与给定的伽马射线相关的闪烁光的大约35%到达光阴极。值得注意的是，两个有50年历史的校准有机蒸发器中蒸发光产额的处方经受住了时间的考验。
2021-10-22 nucl-ex physics.ins-det
Analytical solutions to intensity calculation in scintillation detectors and their application to the scintillation flash coordinates reconstruction
本文提出一种解析解，用于计算连续闪烁体探测器中光电倍增管的能量输出，作为闪烁闪光坐标重建的参考，结果与蒙特卡罗模拟相似但计算时间更少。
2024-09-19 physics.ins-det physics.med-ph physics.optics
A scintillator based muon and KLong detector for the Belle II experiment
一个新的μ介子和K_Long探测器的基础上，闪烁器将用于在Belle II实验，目前正在建设中的端盖和内桶区域。e+ e-SuperKEKB对撞机亮度的增加对探测器的要求提出了挑战。我们证明，相对便宜的聚苯乙烯闪烁体stips与波长移位纤维，确保足够的光产量在硅光电倍增管（SiPM）光电探测器，是强大的，并提供改善的物理性能的Belle II实验相比，其前身，百丽。
2015-04-03 hep-ex physics.ins-det
