Sub-GeV Dark Matter Searches with EDELWEISS: New results and prospects
雪绒花合作执行轻暗物质（DM）粒子搜索与锗辐射热计收集电荷和声子信号。由于Neganov-Trofimov-Luke（NTL）效应，在一个巨大的（200 g）锗探测器上获得了4.46个电子空穴对的RMS分辨率，该探测器配备了在Modane地下运行的NbSi过渡边缘传感器（TES）。这种灵敏度使得使用米格达尔效应搜索WIMP成为可能，其能量低至32 MeV/C $^{2}$，并排除低至10 $^{-29}$ cm $^2$的截面。这是首次使用这种热传感器测量低温锗，证明了这项技术的高度相关性。此外，这种TES对平衡声子的敏感性，为EDELWEISS新体验CRYOSEL铺平了道路。这是在EDELWEISS-SubGeV计划的背景下开发具有改进性能的Ge探测器的重要一步。
2022-11-08 astro-ph.GA physics.ins-det
Development of low-threshold detectors for low-mass dark matter searches with a p-type germanium detector operated at cryogenic temperature
本研究通过分析5.2 K下p型锗探测器的电荷输运，精确计算了偶极子态结合能等关键参数，发现直接冷却模式产生更低结合能，为未来低质量暗物质低阈值探测器的开发提供了重要依据。
2023-05-03 hep-ex physics.ins-det
The CDEX-1 1 kg Point-Contact Germanium Detector for Low Mass Dark Matter Searches
中国金平地下实验室（CJPL）建立了CDEX协作组，利用超低能阈p型点接触锗探测器直接探测轻暗物质粒子。第一个1公斤的点接触锗探测器与sub-keV的能量阈值已在位于CJPL的被动屏蔽系统进行了测试。点接触p+电极和外部n+电极的输出使得可以扫描小于1 keV的较低能量范围，同时检测高达3 MeV的较高能量范围。p+和n+电极的输出也可能为暗物质实验提供一种更强有力的信号鉴别方法。已经测试和测量了一些关键参数，包括能量分辨率、死区时间、内部X射线的衰减时间和系统稳定性。结果表明，1 kg点接触式锗探测器及其屏蔽系统和电子线路能够正常工作，性能良好。该探测器系统将用于暗物质搜索实验。
2013-05-02 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Characterization of High Purity Germanium Point Contact Detectors with Low Net Impurity Concentration
高纯度锗点接触探测器具有低能量阈值和在宽能量范围内的优异能量分辨率，因此广泛用于核物理和粒子物理。在稀有事件的搜寻中，例如无中微子双β衰变，点接触几何是特别重要的，因为它允许脉冲形状的歧视，因此，一个显着的背景减少。本文研究了超高纯锗点接触探测器的脉冲形状鉴别性能。它表明，需要一个最小的净杂质浓度，以满足脉冲形状的性能要求。
2018-12-02 physics.ins-det
Pulse shape simulation of p-type Point Contact Germanium Detector for The MAJORONA DEMONSTRATOR Experiment
在稀有物理事件的搜寻中，液体和固体探测器扮演着重要的角色。它的分析是基于对超出预期背景的过量事件的检测或对年度事件率调制的检测。锗探测器的灵敏度已被证明是探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的有效手段。灵敏度小于100 eV的锗探测器为中微子和暗物质物理的研究开辟了新的平台。锗探测器有多种工作结构，如半同轴、真同轴和点接触。点接触式锗探测器由于其亚KeV的能量阈值和低的电子噪声而被广泛应用于暗物质和低能中微子的研究。本文模拟了P型点接触（P-PC）锗探测器的脉冲波形，并与马约拉纳演示器（MJD）的脉冲波形进行了比较。
2021-03-17 physics.ins-det
Searches for electron interactions induced by new physics in the EDELWEISS-III germanium bolometers
我们利用EDELWEISS-III阵列的锗测辐射热计，以寻找电子相互作用在千电子伏规模引起的现象超出了标准模型。90%的C.L.对衰减到不可见的电子寿命设定下限，即$τ> 1.2\times 10^{24}$年。我们研究了太阳对轴子或类轴子粒子（axionlike particle，ALP）的发射，并将耦合参数$g_{ae}<1.1\times 10^{-11}$和$g_{ae}\times g_{aN}^{\rm eff} < 3.5\times 10^{-17}$限制在90% C. L.在无质量的极限。我们还直接寻找玻色子暗物质粒子的吸收，这些粒子将构成我们当地的星系晕。限制放置在耦合的ALP或隐藏的光子暗物质的质量范围$0.8 - 500$ keV/c $^2$。展望了使用改进的探测器寻找质量低至150 eV/c $^2$的暗物质粒子。
2018-11-05 hep-ex physics.ins-det
Signal recognition efficiencies of artificial neural-network pulse-shape discrimination in HPGe $0νββ$-decay searches
采用基于人工神经网络的脉冲形状判别方法，对锗探测器内不同背景、信号和类信号相互作用的模拟脉冲进行了判别。模拟脉冲被用来调查效率的变化作为所使用的训练集的函数。结果表明，神经网络适用于高纯锗同轴探测器背景脉冲的识别。利用校准测量得到的类信号评价样本对信号识别效率的系统不确定度估计为5%。这种不确定性是由于信号和校准样品之间的差异。
2015-07-21 nucl-ex physics.ins-det
Constraints on Bosonic Dark Matter with Low Threshold Germanium Detector at Kuo-Sheng Reactor Neutrino Laboratory
本文报道了在国胜核电站的TEXONO实验中，利用$n$型点接触锗探测器314.15 kg/d的数据，对赝标和矢量玻色超弱相互作用大质量粒子（super-WIMP）的搜索结果。超级WIMP被吸收并在检测器中沉积总能量，使得实验特征是对应于超级WIMP质量的光谱峰。测量的数据与背景模型是兼容的，并没有观察到显着过量的超级WIMP信号。我们推导出新的上限耦合的电子与赝标量和矢量玻色子超弱相互作用粒子在sub-keV质量区域，假设他们是占主导地位的贡献，我们的星系的暗物质密度。
2019-01-17 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Intrinsic Fano factor of nuclear recoils for dark matter searches
在10 ~ 200 keV的反冲能量范围内，锗和硅中的核反冲产生的电子-空穴比其对应的电子反冲产生的电子-空穴有更大的变化.这种效应--主要是由于给定能量的核反冲导致的晶格能量的偏差--已经被林哈德模型预测到了。我们用内禀核反冲Fano因子来参数化方差，在25 keV附近，硅和锗的内禀核反冲Fano因子分别为24.3 $\pm$ 0.2和26 $\pm$ 8。方差具有重要的影响，预期的信号形状的实验，利用低能量的核反冲，如直接暗物质搜索和相干中微子核散射测量。
2022-12-12 hep-ex physics.ins-det
Additional Comments on "New Limits on Spin-Independent Couplings of Low-Mass WIMP Dark Matter with a Germanium Detector at a Threshold of 200 eV"
在之前的评论（arXiv：0806.1341v1）中，我们批评了arXiv：0712.1645的纯技术方面，但指出许多其他不一致之处显而易见。鉴于即将发布的另一个版本的arXiv：0712.1645，仍然包含这些问题，我们想提供这个额外的说明的关键指南的方法所遵循的TEXONO合作，在他们的努力，以提取暗物质限制从光谱区域完全由电子噪声为主。我们发现，由于错误的假设和未能探索所有可能的来源，系统学被忽视了。
2008-08-09 astro-ph hep-ex physics.ins-det
LArGe: Background suppression using liquid argon (LAr) scintillation for 0$νββ$ decay search with enriched germanium (Ge) detectors
报道了在海德堡MPIK公司的19 kg液氩闪烁探测器中，对裸露的p型高纯锗二极管（HPGe）的测量结果。液态氩-锗系统（LArGe）作为4 $π$反康普顿谱仪操作以抑制HPGe中的背景。这项研究与发展是在GERDA实验的框架内进行的，该实验用富含$^{76}$ Ge的HPGe探测器寻找0 $νββ$衰变。这项工作的目标是开发一种新的方法来区分背景0 $νββ$搜索，这将最终允许调查的有效中微子质量的背景事件下降到逆质量等级规模。在低背景计数的其他应用是预期的。
2006-12-29 physics.ins-det
Demonstration of Surface Electron Rejection with Interleaved Germanium Detectors for Dark Matter Searches
苏丹地下实验室的超级CDMS实验用一个9公斤的低温锗探测器阵列寻找暗物质。对称的传感器在相对的两侧测量每个粒子相互作用的电荷和声子，提供电子和核反冲之间，以及表面和内部事件之间的出色区分。用两个产生$\sim$ 130 β衰变/小时的$^{210}$ Pb源测试了表面事件抑制能力。在$\sim$ 800实时小时内，没有事件泄漏到8- 115 keV信号区，给出了90% C.L.的上限泄漏分数$1.7 \times 10^{-5}$，对应于未来200千克SuperCDMS SNOLAB实验中的$< 0.6$表面事件背景。
2013-10-04 astro-ph.GA hep-ex physics.ins-det
Ultra-Low Noise Mechanically Cooled Germanium Detector
低电容、大体积、高纯锗（HPGe）辐射探测器已成功应用于低本底物理实验。然而，一些物理过程可能无法用现有的检测器检测到，现有的检测器的能量阈值受到电子噪声的限制。本文提出了降低这类探测器电子噪声的方法。通过超低振动的机械冷却和引线键合的CMOS电荷敏感晶体管的子pF的p型点接触HPGe探测器，我们证明电子噪声水平低于40 eV-FWHM。
2015-12-02 physics.ins-det
Bulk-Surface Event Discrimination in Point Contact Germanium Detectors at Near-Threshold Energies with Shape-Matching Pulse-Shape Methods
针对点接触锗探测器近阈值能量下体-表面事件甄别难题，提出基于互相关形状匹配与低通滤波的脉冲形状方法，减少计算时间50%，降低背景泄漏约70%，并可将分析阈值降低至少10电子伏特。
2025-03-25 hep-ex physics.ins-det
Average Energy Expended Per e-h Pair and Energy Scale Function for Germanium-Based Dark Matter Experiments
本文报道了锗探测器中电子-空穴对平均能量消耗随温度变化的新结果，即$\varepsilon$。对于给定的能量沉积，应用电离中的能量分配机制，可以分别确定Fano因子和$\varepsilon$值。随后，我们说明了$\varepsilon$的变化作为温度的函数。评估了$\varepsilon$对锗探测器在给定温度下的能量阈值和能量标度的影响。我们证明了锗探测器在直接探测暗物质粒子时低能反冲的绝对能量标度函数。
2016-12-30 hep-ex physics.ins-det
Identification and simulation of surface alpha events on passivated surfaces of germanium detectors and the influence of metalisation
Max Planck Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本研究通过模拟和实验分析，探讨了锗探测器钝化表面α事件的识别与电荷陷阱影响，并首次提出描述电荷陷阱效应的模型。
2022-06-30 physics.ins-det
Large-Mass Ultra-Low Noise Germanium Detectors: Performance and Applications in Neutrino and Astroparticle Physics
本文介绍了一种新型的辐射探测器--p型修饰电极锗二极管。原型显示，第一次，在核反应堆实验中的相干中微子-核散射的测量所需的功能（质量，能量阈值和背景预期）的组合。该设备杂交的质量和能量分辨率的常规HPGe同轴伽马能谱仪与低电子噪声和阈值的小型X射线半导体探测器，还显示了一个内在的能力，区分多个从单站点粒子相互作用。目前的性能的原型和可能的进一步改进进行了讨论，以及其他应用这种新型的设备在中微子和天体粒子物理（双β衰变，中微子磁矩和WIMP搜索）。
2007-01-07 astro-ph hep-ex nucl-ex
A novel active veto prototype detector with an inner target for improved rare event searches
我们报告的环形，低温，声子介导的否决探测器，可以主机的内部目标探测器的制造和性能，允许大量减少放射性背景的稀有事件搜索实验。生产质量为$\sim$ 500 g、外径为76 mm、内径为28 mm的锗否决检测器。将质量为$\sim$ 10 g的直径为25 mm的锗内靶检测器安装在否决检测器内。该探测器是使用来自基于GEANT4的模拟的输入设计的，其中它被建模为夹在两个锗探测器之间。模拟表明，$>$ 90 $\%$可以降低背景速率（主要是伽马相互作用），这种安排足以进行中微子和暗物质搜索实验所需的积极背景降低。在实验现场测试期间，否决探测器原型在承载功能性内部目标探测器的同时实现了1.24 $\pm$ 0.02 keV的基线分辨率。内靶检测器的基线分辨率为147 $\pm$ 2 eV。检测器在mK温度下操作。相同探测器布置的实验结果与模拟结果非常一致。
2022-02-22 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Identification of the anomalous fast bulk events in a p-type point contact germanium detector
p型点接触锗探测器的超低探测阈值、超低本征本底和优异的能量分辨率对于稀有事件的研究具有重要意义，特别是对于探测直接的暗物质相互作用、相干弹性中微子-核散射和无中微子双β衰变。在CDEX-1B探测器中观察到具有极快上升时间的异常体事件。本文提出了一种利用脉冲波形模拟和重构源实验信号从体事例中提取快体事例的方法。校准数据和由固有放射性产生的X射线分布证实，快体在钝化层附近经历了一次撞击。这种锗探测器的性能表明，它能够单次击中体空间分辨率，从而提供了一种背景去除技术。
2022-09-21 hep-ex physics.ins-det
Low-Energy Solar Neutrino Detection Utilizing Advanced Germanium Detectors
我们探讨了利用先进的锗探测器作为低能太阳中微子观测站的可能性。利用杂质电离产生的载流子进行内电荷放大的Ge探测器是一种具有实验灵敏度的探测低能太阳中微子的新技术。Ge内电荷放大（GeICA）是通过声子发射来放大中微子与Ge原子相互作用产生的载流子。正是这些声子将通过杂质的电离产生电荷载流子，以实现$\sim$ 0.01 eV的极低能量阈值。我们证明了声子的吸收，激发和电离概率的杂质在锗探测器与杂质水平为3 $\times$ 10 $^{10}$ cm $^{-3}$，9 $\times$ 10 $^{10}$ cm $^{-3}$，和2 $\times$ 10 $^{11}$ cm $^{-3}$。我们介绍了这样的Ge实验在低能区检测太阳中微子的灵敏度。我们表明，如果GeICA技术变得可用，那么一个新的机会出现，观察$pp$和7 Be太阳中微子。这样一种仅用1公斤高纯Ge的新型探测器将对$pp$中微子每年产生$\sim$ 10个事件，对7 Be中微子每年产生$\sim$ 5个事件，探测能量阈值为0.01 eV。
2021-09-02 physics.ins-det
Effect of SiO2 coating in bolometric Ge light detectors for rare event searches
在用于封装测辐射热计的锗基光检测器中，通常将SiO $_2$抗反射涂层施加在锗晶片的暴露于光的一侧上，目的是提高其光收集效率。在本文中，我们报告了一个测量，在25-35 mK的温度范围内，由于这种方法，这导致了20%的顺序获得的光收集增加。所遵循的程序经过精心选择，以尽量减少系统性影响。所采用的光源具有相同的光谱特征（峰值在$\sim 630$ nm波长处），这将支持未来在同位素$^{82}$ Se上和基于ZnSe晶体（如LUCIFER）的无中微子双β衰变实验。源和光探测器之间的耦合再现了用于校准测辐射热计的配置。本测量澄清了SiO $_2$涂层的作用，并描述了一种方法和一个设置，可以扩展到其他类型的涂层和发光材料的研究。
2012-12-01 nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the dead layer thickness in a p-type point contact germanium detector
中国暗物质实验第一阶段部署了一台质量为994 g的p型PCGe探测器，用于直接探测大质量轻弱相互作用粒子。测量p型锗探测器的死层的厚度是一个非常重要的问题，因为它决定了探测器的基准质量。本文报道了一种用未准直的133Ba源测定死层厚度的方法。文中叙述了实验设计、数据分析和蒙特卡罗模拟过程，以及统计误差和系统误差。实验数据和模拟结果之间的协议，实现推导出的死层的厚度为1.02毫米。
2016-01-17 hep-ex physics.ins-det
Beyond the Standard Model Searches with the Majorana Demonstrator Experiment
马约拉纳演示器实验使用了两个模块化p型点接触高纯锗探测器阵列，其中30公斤的锗-76丰度达到88%，以寻找无中微子双β衰变。利用浓缩探测器进行的双β衰变数据采集活动已于2021年3月圆满结束，而利用天然探测器进行的数据采集工作仍在进行中。演示器在1 keV至10 MeV的宽动态范围内实现了出色的能量性能。超低的背景水平和出色的能量性能使演示器在标准模型之外的各种物理研究中具有竞争力。如果存在轴子-光子耦合，轴子可以通过太阳中光子的普里马科夫转换产生。太阳轴子可以在锗晶体中反向产生光子信号，当满足布拉格条件时，光子信号可以被相干增强。演示者正在用一种新的方法寻找太阳轴子，以关联和利用其大量的HPGe探测器。在这次演讲中，我们将讨论与演示者最近搜索新物理的状态和结果，包括太阳轴子搜索的第一个报告。
2021-10-21 hep-ex physics.ins-det
A comparison between the low-energy spectra from CoGeNT and CDMS
一个侧到侧的比较建立在CDMS锗测辐射热计的核反冲能谱和其低能量等效的CoGeNT锗二极管的内部体积的事件之间。承认正交的背景削减可能与每种类型的检测器，并在这些搜索中的不确定性检查后，这些光谱之间的建议协议进行观察。
2011-03-17 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Pulse shape discrimination for $α$ event rejection in BEGe-type high-purity germanium detectors
M. Smoluchowski Institute of Physics, Jagiellonian University（马泰乌什·斯莫卢霍夫斯基物理研究所，雅盖隆大学）；Jagiellonian University, Doctoral School of Exact and Natural Sciences（雅盖隆大学，精确与自然科学学院博士学校）
研究利用仅基于γ射线数据训练的脉冲形状鉴别分类器，有效区分并抑制α事件，为下一代中微子双β衰变搜索提供新策略。
2026-07-31 hep-ex physics.ins-det
Large-size sub-keV sensitive germanium detectors for the CONUS experiment
反应堆反中微子的强通量提供了一种独特的可能性，以探测弹性中微子散射原子核的完全相干特性。在这方面，探测器面临的挑战是记录最大几keV的微小反冲能量。CONUS实验安装在距离德国Brokdorf核电站反应堆堆芯17.1米的地方，旨在通过使用四个1公斤大小的点接触锗探测器来探测中微子相互作用通道，其能量阈值低于keV。本报告描述了这些探测器的设计、研发和最终生产的独特规格。它展示了它们在实验室条件下调试期间以及2018年4月1日开始在反应堆现场运行的前两年期间获得的出色电子性能。它突出了不同探测器参数的长期稳定性和CONUS屏蔽装置内锗探测器的本底水平。
2021-04-08 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Limits on light WIMPs with a germanium detector at 177 eVee threshold at the China Jinping Underground Laboratory
中国暗物质实验报告了在中国锦屏地下实验室使用总质量为20 g的锗探测器阵列进行轻WIMP暗物质搜索的结果。在50%信号效率下，实现的物理阈值为177 eVee（“ee”表示电子等效能量）。用0.784 kg-days的数据导出了与核子自旋无关耦合的排斥区，改进了我们以前在WIMP质量小于4.6 GeV时的边界。
2014-08-02 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Limits on light WIMPs with a 1 kg-scale germanium detector at 160 eVee physics threshold at the China Jinping Underground Laboratory
本文报道了在中国锦屏地下实验室（CJPL）CDEX-1实验中寻找轻弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的结果。WIMP核子自旋无关（SI）和自旋相关（SD）耦合的约束来自物理阈值为160 eVee，从737.1千克-天的曝光。SI和SD极限将轻WIMP的下限扩展到2 GeV，并在WIMP质量小于6 GeV时比我们以前的界限有所改善。
2018-06-26 hep-ex physics.ins-det
Bulk and Surface Event Identification in p-type Germanium Detectors
p型点接触锗探测器已被用于轻暗物质的WIMP研究和低能中微子物理的研究。这些探测器对位于表层的事件表现出异常行为。以前的光谱形状方法，以确定这些表面事件的批量信号依赖于光谱形状的假设和使用外部校准源。我们报告了一种改进的方法，在分离它们之间的比例不同类别的现场事件样本作为校准源。使用比率法重新检查来自CDEX-1和TEXONO实验的数据。结果表明，与谱形方法是一致的。
2018-01-08 hep-ex physics.ins-det
Development of an array of HPGe detectors with 980% relative efficiency
新物理学的兴起推动实验寻找越来越罕见的相互作用。因此，探测器需要提高灵敏度和特异性，并且必须对材料进行筛选，以确定其是否具有天然存在的、产生背景的放射性。此外，用于筛选的探测器必须接近物理搜索探测器本身的灵敏度，从而激励能够进行物理搜索和背景筛选的探测器的迭代开发。我们报告的设计，安装和性能的一种新型的，低背景，14元素的高纯锗探测器命名为CAGe（CUP阵列锗），安装在阳阳地下实验室在韩国。
2020-09-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Surface characterization of p-type point contact germanium detectors
P型点接触（PPC）锗探测器用于稀有事件和低背景搜索，包括无中微子双β（0 vbb）衰变，低能核反冲和相干弹性中微子-核散射。该探测器具有出色的能量分辨率、低至亚keV范围的低探测阈值以及增强的背景抑制能力。然而，由于它们的大钝化表面，将信号读出触点与偏置电压电极分开，PPC检测器容易受到表面效应（例如电荷积累）的影响。深入了解它们对地面事件的反应至关重要。在这项工作中，PPC探测器的响应的α和β粒子击中钝化表面的多功能扫描测试stand. It示出的钝化表面可以积累电荷导致的径向依赖的退化的观察事件的能量。此外，它表明，表面α事件的脉冲形状显示的特征，可以用来区分这些事件。
2021-09-10 hep-ex physics.ins-det
Intrinsic Spatial Position Resolution of P-type Point-Contact Germanium Detector
College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）；Key Laboratory of Particle and Radiation Imaging (Ministry of Education) and Department of Engineering Physics, Tsinghua University（清华大学工程物理系粒子与辐射成像教育部重点实验室）
研究针对P型点接触锗探测器，依靠优化方法和物理框架，提取脉冲形状响应，定量评估本征空间位置分辨率，构建数据库实现背景位置追踪，建立物理分析闭环，为未来背景分析提供支持。
2026-07-17 physics.ins-det
Exploring the Potential of Residual Impurities in Germanium Detectors for Low-Mass Dark Matter Detection
本研究探究锗探测器残余杂质在氦温下的偶极态形成机制，验证其小于10meV的结合能可提供极低探测阈值，并提出研制带内部电荷放大的1千克锗探测器以提升MeV量级暗物质探测灵敏度。
2024-01-25 physics.ins-det
Germanium target sensed by phonon-mediated kinetic inductance detectors
针对暗物质与中微子探测需求，本研究设计、制造并运行了与锗吸收体耦合的动态电感探测器（KIDs），其声子探测性能与硅吸收体相当，为可扩展中微子探测器和多靶暗物质实验提供了概念验证。
2025-04-15 physics.ins-det
MAJORANA Collaboration's Experience with Germanium Detectors
\textsc{Majorana} \textsc{Demonstrator}项目的目标是在$^{76}\mathrm{Ge}$中寻找0 $νββ$衰变。在$νββ$的所有候选同位素中，$^{76}\mathrm{Ge}$具有一些最有利的特性。锗探测器是一种成熟的技术，在寻找0 $νββ$时，高纯度锗晶体同时用作源和探测器。此外，p型锗探测器提供了出色的能量分辨率，特别设计的点接触几何形状允许灵敏的脉冲形状辨别。本文将总结\textsc{Majorana}与ORTEC $^{\circledR}$生产的富锗探测器合作的经验。将描述从生产到表征和集成到\textsc{Majorana}安装结构中的过程。将给出所有富集锗探测器的性能的总结。
2015-02-05 nucl-ex physics.ins-det
Monte Carlo Studies and Optimization for the Calibration System of the GERDA Experiment
锗探测器阵列（GERDA）使用浸没在液态氩中的裸露高纯锗探测器来搜索Ge-76中的无中微子双β衰变。为了校准这些探测器，伽马发射源必须从低温恒温器顶部的停放位置下降超过五米，直到锗晶体。借助蒙特卡罗模拟，确定了标定系统的相关参数。结果发现，三个Th-228源，每个源在两个不同的垂直位置上的放射性为20 kBq，将需要在不到四个小时的校准时间内在所有探测器中达到足够的统计。当在停放位置用6 cm钽从下方屏蔽时，这些源将对实验的本底产生贡献，其总量为（1.07 +/- 0.04（stat）+0.13 -0.19（sys））10^{-4} cts/（keV kg yr）。
2013-08-12 physics.ins-det
First germanium-based constraints on sub-MeV Dark Matter with the EDELWEISS experiment
EDELWEISS合作项目使用在LSM地下运行的33.4 g Ge低温探测器对与电子相互作用的暗物质（DM）粒子进行了搜索。0.53电子空穴对（RMS）的电荷分辨率已实现使用Neganov-Trofimov-Luke放大器与78 V的偏压。我们设置的第一个基于Ge的限制亚MeV/c $^{2}$ DM粒子与电子相互作用，以及暗光子下降到1 eV/c $^2$。这些搜索与其他搜索有竞争力。特别是，新的限制设置在动力学混合的暗光子DM在迄今为止不受约束的参数空间区域中的6至9 eV/c $^2$质量范围。这些结果表明，高相关性的低温锗探测器的DM相互作用产生eV级的电子信号的搜索。
2022-03-10 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.ins-det
Charge-to-heat transducers exploiting the Neganov-Trofimov-Luke effect for light detection in rare-event searches
在这项工作中，我们提出了如何制造大面积（15平方厘米），超低阈值锗测辐射热光电探测器，以及如何操作它们来检测几个（光学）光子。这些探测器在低至几十mK的温度下工作，并利用Neganov-Trofimov-Luke（NTL）效应。它们作为电荷-热传感器工作：通过简单地改变施加到特殊金属电极上的电压偏置，热信号线性增加，制造在锗吸收体上，并由（NTD-Ge）热传感器读取。我们制造了一批五个原型，并在不同的设施中使用稀释冰箱运行它们。我们仔细研究了撞击杂散红外辐射如何影响探测器性能，通过光纤引导的LED信号以受控的方式将红外光子照射到测辐射热计中。因此，我们证明了如何辐射密封性的测试环境极大地提高了探测器的性能，允许设置电极电压偏置高达90伏，没有任何泄漏电流和信噪比增益高达12倍（对于可见光子）。因此，我们第一次可以操作大面积NTD-Ge传感器配备NTL测辐射热光电探测器能够达到10 eV以下的基线噪声（RMS）。这种探测器为基于低光产额Ge-NTD装备的测量辐射热计的稀有事件搜索实验开辟了新的领域，例如CUPID无中微子双β衰变实验。
2019-06-27 physics.ins-det
Phonon and charge signals from IR and X excitation in the SELENDIS Ge cryogenic detector
在EDELWEISS合作的SELENDIS项目的目的是观察单个$e^- h^+$对在轻型（3.3克）的低温锗测辐射热计与电荷和声子读出的偏见高达$\sim 100$ V的这些设备是理想的详细表征机制的电荷创建和收集在低温锗探测器。通过注入脉冲红外激光或通过锗的中子活化诱导来自$^{71}$ Ge电子俘获衰变的K、L和M线，在探测器的本体中产生电子-空穴对。低能量激光脉冲也被用来探测单$e^- h^+$对锗测辐射热计的灵敏度。初步的结果被用来比较这两种模式的电荷产生，一个重要的一步，对锗辐射热计的详细表征，其用于亚兆电子伏暗物质（DM）的搜索。
2021-12-22 physics.ins-det
Rare Low-Energy Event Searches with the Majorana Demonstrator
马约拉纳演示器目前正在寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变，并将演示以分阶段和模块化方式部署吨级实验的可行性。该探测器由天然锗探测器和$^{76}$富锗锗探测器的两个模块阵列组成，总重量为44.1千克，其中29.7千克为富锗探测器，位于美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施4850英尺处。演示器实现的低背景和低触发阈值（$<$ 1 keV）允许在低能量下进行额外的稀有事件搜索，例如搜索WIMP，玻色子暗物质和太阳轴子。在这项工作中，我们将介绍与这些罕见事件搜索相关的结果和正在进行的努力，并讨论马约拉纳的未来范围。
2019-01-26 nucl-ex physics.ins-det
Investigation of the Electrical Conduction Mechanisms in P-type Amorphous Germanium (a-Ge) Used as a-Ge Contacts for Ge Detectors
对用于高纯锗探测器接触的p型非晶锗（a-Ge）在无序材料体系中的导电机制进行了实验研究。用三个高纯平面Ge探测器测量的表面漏电流确定了a-Ge中的局域长度和跳跃参数。本文给出了高纯Ge平面探测器电接触材料a-Ge的跳变距离和跳变能量随温度的变化关系。结果表明，随着温度的升高，a-Ge的跳跃能增加，而跳跃距离减小。a-Ge的局域化长度在$2.13^{-0.05}_{+0.07} A^\circ$到$5.07^{-0.83}_{+2.58}A^\circ$的数量级上，取决于带隙内费米能级附近的态密度。使用这些参数，我们预测，从Ge探测器的表面泄漏电流与a-Ge接触可以远小于一个yocto安培（yA）在氦温度下，适合于稀有事件物理搜索。
2020-09-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Energy Loss Due to Defect Formation from $^{206}$Pb Recoils in SuperCDMS Germanium Detectors
苏丹地下实验室的超低温暗物质搜索实验（SuperCDMS）使用原位$^{210}$ Pb源研究了在mK温度下锗晶体中与弗伦克尔缺陷形成相关的能量损失。我们研究的光谱$^{206}$铅核反冲附近的预期103千电子伏的端点能量和确定的能量损失为$\left(6.08\pm0.18\right)$ %，我们归因于缺陷的形成。从这个结果，并使用TRIM模拟，我们提取的第一个实验确定的平均位移阈值能量$\left(19.7^{+0.6}_{-0.5}\right)$ eV的锗。这对未来基于锗的暗物质研究的分析阈值有影响。
2019-04-16 astro-ph.CO physics.app-ph physics.ins-det
Isotopically modified Ge detectors for {\sc Gerda}: from production to operation
\textsc{Gerda}实验通过新颖的脉冲形状鉴别（PSD）技术来搜索无中微子双β（$0νβ$ β $) decay of $ ^{76} $Ge using high-purity germanium detectors made of material enriched in $ ^{76} $Ge. For Phase II of the experiment a sensitivity for the half life $ T_{1/2} ^{0ν}\，\，\sim 2 \cdot 10^{26} $ yr is envisioned. Modified Broad Energy Germanium detectors (BEGe) with thick n$ ^+ $ electrodes provide the capability to efficiently identify and reject background events, while keeping a large acceptance for the $ 0νβ $beta$ -衰变信号。生产厚窗口BEGe型探测器的\textsc{Gerda}实验的可行性证明了通过测试所有的生产步骤，从采购的同位素改性锗工作BEGe探测器。对\textsc{Gerda} Phase II原型BEGe探测器的光谱…
2013-03-27 nucl-ex physics.ins-det
Prototyping a High Purity Germanium cryogenic veto system for a bolometric detection experiment
本研究针对稀有事件搜寻实验的热辐射计外部本底抑制问题，研制高纯锗低温反符合系统原型，通过实验与模拟验证其抑制效果，并预测4π覆盖的系统可实现对类γ、类μ子事件分别超70%、97%的抑制能力。
2024-03-29 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched powder sample for AMoRE crystal material using a single high purity germanium detector
先进的钼基稀有过程实验（AMoRE）研究了100 Mo在富集钼晶体中的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。AMoRE晶体必须具有低水平的放射性污染，以获得能量接近100 Mo 0ν \b{eta} \b{eta}衰变的Q值的低背景信号。为了生产低放射性晶体，必须控制和量化用于形成晶体的原材料中的放射性污染物。富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末特别令人感兴趣，因为它是晶体中100 Mo的来源。一台相对效率为100%的高纯锗探测器CC 1正在阳阳地下实验室运行。使用CCl，我们收集了1.6公斤的100 EnrMoO 3粉末样品富集到96.4%的100 Mo的γ能谱。分析了同位素228 Ac、228 Th、226 Ra和40 K的放射性。它们是天然存在的长寿命同位素，可以在目标区域产生AMORE背景信号。228 Ac和228 Th的放射性在90%置信水平（C.L.）下均< 1.0 mBq/kg。测量226 Ra的活性为5.1 \pm 0.4（stat）\pm 2.2（syst）mBq/kg。在90%C. L时，~（40）K活性<16.4mBq/kg。
2020-08-11 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Results of direct dark matter detection with CDEX experiment at CJPL
中国暗物质实验（CDEX）位于中国锦屏地下实验室（CJPL），其覆盖层约为2400米，旨在直接搜索轻弱相互作用大质量粒子（WIMP）。单元件994克p型点接触（PPC）锗探测器（CDEX-1B）在固体被动屏蔽系统内运行。为了实现更低的背景，将原型10 kg PPC锗探测器阵列（CDEX-10）直接浸入液氮中，该原型10 kg PPC锗探测器阵列（CDEX-10）由三个探测器串组成，每个探测器串具有三个锗晶体。在160 eV的能量阈值下，分别用能谱和年度调制分析确定了WIMP与核散射的极限。在排除Migdal效应的基础上，对CDEX-1B的数据进行了重新分析，以寻找亚GeV的WIMP。最后，对CJPL-Ⅱ的CDEX实验的未来计划进行了介绍。
2019-12-04 hep-ex physics.ins-det
Pulse Shape Discrimination for Germanium Detectors using Variational Quantum Circuits
INFN, Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所佩鲁贾分部）
本文提出利用变分量子电路对锗探测器脉冲波形进行鉴别，实现高准确率与低模型复杂度。
2025-12-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Impact of Low-Energy Response to Nuclear Recoils in Dark Matter Detectors
我们报告了锗和液体氙探测器对电子和核反冲的绝对能量响应函数。结果表明，对于给定数量的可探测光电子，双相氙探测器的核反冲的探测能量阈值可以是几keV。我们估计每个电子-空穴对消耗的平均能量为$\sim$ 3.32 eV，这为在69伏下50 mini-Kelvin下具有1 THz的初级声子频率的锗检测器设置了$\sim$ 2.15 keV的检测能量阈值。核反冲和电子反冲的Fano因子限制了这两种技术在2-3 keV反冲能量以下区分核反冲的能力。
2017-03-28 hep-ex physics.ins-det
A low-threshold diamond cryogenic detector for sub-GeV Dark Matter searches
在这项工作中，我们报告的第一个低阈值低温探测器，使用金刚石作为吸收体的天体粒子物理应用的实现。我们测试了两个0.175 $\,$ g CVD金刚石样品，每个样品都装有W-TES。传感器在约25 mK处显示出转变。我们提出的金刚石探测器的性能，我们突出表现最好的一个，在那里我们获得了低至16.8 eV的能量阈值。这一有前途的结果奠定了基础，使用金刚石的不同领域的应用，其中低阈值和优异的能量分辨率是必需的，即轻暗物质搜索和BSM物理与相干弹性中微子核散射。
2022-03-22 physics.ins-det
Implication of the Temperature-Dependent Charge Barrier Height of Amorphous Germanium Contact Detector in Searching for Rare Event Physics
具有非晶Ge（a-Ge）接触的锗（Ge）探测器的探索引起了人们对稀有事件物理（例如暗物质和无中微子双β衰变）的研究的关注。沉积在探测器表面的a-Ge接触的电荷势垒高度（CBH）对于抑制探测器的漏电流以实现低能量探测阈值和高能量分辨率是至关重要的。本文分析了三种锗探测器中a-Ge接触的温度依赖性CBH，研究了体漏电流（BLC）特性。这些探测器是在南达科他大学用国产晶体制造的。当探测器在反向偏置模式下工作时，CBH由BLC确定，其中保护环结构将BLC与表面漏电流（SLC）分离。结果表明，CBH具有温度依赖性。CBH变化与温度的直接关系与在a-Ge和结晶Ge的界面上产生的势垒不均匀性有关。使用高斯分布模型的三个探测器的界面处发生的不均匀性进行了分析。a-Ge接触的CBH被投影到零温度。本文讨论了零温CBH对a-Ge接触Ge探测器在寻找稀有事件物理中的意义。
2021-04-02 hep-ex physics.ins-det
Development of a new Front End electronics in Silicon and Silicon-Germanium technology for the Resistive Plate Chamber detector for high rate experiments
电阻板室（RPC）探测器的升级是为了提高探测器的速率能力并能够在高速率环境中有效地工作，包括降低工作电压以及检测几百μV小的信号。该项目为实现这一目标而选择的方法是开发一种新型的前端电子器件，由于硅和硅锗的混合技术，提高了探测器的性能，提高了其速率能力。该前端由一种内部噪声极低（1000 $e^{-}$ rms）、放大系数为0.3-0.4 mV/fC的硅BJT工艺中的双极晶体管和一种最小阈值为0.5 mV的新型SiGe异质结工艺中的双极晶体管组成。将展示这种前端的性能。通过使用CERN H8光束线获得的结果，该光束线具有1 mm气隙和1.2 mm厚度的电极的全尺寸RPC室，该室配备有这种前端电子设备。
2018-06-11 physics.ins-det
CycleGAN-Driven Transfer Learning for Electronics Response Emulation in High-Purity Germanium Detectors
University of Delaware（特拉华大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文提出基于CycleGAN的CPU-Net方法，通过迁移学习实现高纯锗探测器脉冲形状的高保真模拟，提升事件分类的准确性。
2026-01-14 nucl-ex physics.ins-det
A method to define the energy threshold depending on noise level for rare event searches
固态探测器和低温探测器广泛应用于稀有事件的研究，如直接暗物质探测或相干中微子核散射实验。出色的灵敏度和低能量阈值是这种探测器最吸引人的特点。我们提出了一种方法来量化的最低触发阈值可实现的可接受的数量的噪声事件触发的物理情况下调查的函数。然后，我们将这种新的方法应用到现有的实验和模拟数据，以验证我们提出的模型。
2019-06-18 physics.data-an physics.ins-det
Observation of Time-Dependent Internal Charge Amplification in a Planar Germanium Detector at Cryogenic Temperature
本文首次在低温平面Ge探测器中观测到由空穴漂移和带电态碰撞电离导致的瞬时内部电荷放大，并指出稳定该效应可支撑MeV量级暗物质的<10 meV阈值探测。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
