Optimizing a Broad Energy High Purity Germanium (BEGe) Detector Operated at Shallow Depth in Abu Dhabi
本研究表征了在阿布扎比浅深度运行的BEGe型HPGe探测器，通过μ子否决和氮气冲洗分别降低背景8%和3%，并优化成形滤波器参数提升低能γ射线分辨率。
2023-10-19 physics.ins-det
Process Development and First Cryogenic Operation of Compact Germanium Ring-Contact HPGe Prototypes
University of South Dakota（南达科他大学）
本文报道了两种紧凑型n型GeRC工艺验证原型的制备与首次低温操作，验证了GeRC几何结构的可行性，为后续大规模生产奠定了基础。
2026-03-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Performance of bare high-purity germanium detectors in liquid argon for the GERDA experiment
锗探测器阵列（GERDA）将在INFN的国家格兰萨索实验室寻找76 Ge中的无中微子双β衰变。富含76 Ge的裸高纯度锗探测器将浸没在液态氩中，同时作为屏蔽外部放射性和冷却介质。在GERDA第一阶段，将重新部署以前由海德堡-莫斯科和IGEX合作运行的再处理富锗探测器。在操作浓缩探测器之前，在GERDA地下探测器实验室用非浓缩裸HPGe探测器进行测试，以测试第一阶段探测器组件、探测器处理协议、翻新技术，并研究在液氩中的长期稳定性。在不同的γ辐照条件下，对液态氩和液态氮中的漏电流进行了广泛的研究。总共有三个非浓缩的高纯度p型原型锗探测器已成功运行。探测器性能在长期测量中保持稳定。首次报道了高纯锗裸探测器在液氩中的性能。
2008-12-10 hep-ex physics.ins-det
Development of Neutron Transmutation Doped Germanium (NTD-Ge) for Cryogenic Applications
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；China Institute of Atomic Energy（中国原子能科学研究院）
本研究研制了基于NTD-Ge的低温温度计，经CARR热中子辐照、6个月冷却及标准半导体工艺制备，其电阻特性符合莫特定律，验证了该温度计在低温系统的适用性与制备工艺的可靠性。
2026-10-01 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Study of cosmogenic activation in $^{76}$Ge enriched germanium detectors during fabrication and transportation above ground
针对锗探测器地面制造运输时宇宙成因活化产生长寿命核素、增加稀有事件搜寻实验本底的问题，模拟计算了富集$^{76}$Ge锗探测器中宇宙成因核素的产生率与比活度，评估了其对下一代CDEX实验的本底影响。
2024-01-22 hep-ex 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
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
Passivation of Si(Li) detectors operated above cryogenic temperatures for space-based applications
这项工作评估了聚酰亚胺和聚对二甲苯-C的锂漂移硅（Si（Li））探测器的钝化的可行性。钝化的Si（Li）探测器将构成通用反粒子谱仪实验的粒子跟踪器和X射线探测器，该实验是一项气球实验，旨在探测暗物质湮灭或衰变中产生的宇宙反氘核。通过热固化聚酰亚胺实现了成功的钝化涂层，并且优化的涂层形成了对湿气和有机污染的优异屏障。钝化Si（Li）探测器在$-$ 35至$-45\,^{\circ}$ C的温度下工作时，对20 $-$ 100 keV X射线提供$\lesssim\,4$ keV能量分辨率（FWHM）。这是首次报道的硅（锂）基X射线探测器在低温以上工作的成功钝化。
2021-02-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Cryogenic Characterization of 180 nm CMOS Technology at 100 mK
在低温条件下工作的传统CMOS技术最近因其在低噪声电子学中的应用而引起了人们的兴趣。我们提出了180 nm CMOS技术的第一个特征之一，在100 mK的温度下，提取I/V特性，阈值电压，和阈值，以及观察它们的温度依赖性。我们发现，CMOS器件保持完全运作到这些温度，虽然我们观察到在某些设备的滞后效应。本文中描述的测量可以用来通知未来的设计CMOS器件打算在这个深低温制度。
2020-05-22 physics.ins-det
COSINUS -- a model-independent challenge of the DAMA/LIBRA dark matter claim with cryogenic NaI detectors operated in a new low-background facility
COSINUS通过低温NaI晶体的声子与闪烁光双通道探测实现逐事件粒子鉴别，以模型无关方式检验DAMA/LIBRA信号，并已在LNGS建成低本底设施，计划2025年底开始取数。
2025-07-03 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Advances in Cryogenic Avalanche Detectors
低温雪崩探测器（Cryogenic Avalanche Detectors，CRAD）是一种新型的惰性气体探测器，工作在低温下，探测介质为气态、液态或两相（液-气）状态。电子雪崩由微图案气体检测器（MPGD）倍增器提供，特别是在致密惰性气体中在低温温度下操作的GEM和THGEM。这类探测器的最终目标是为稀有事件实验和医学应用开发具有极限灵敏度的大容量探测器，如相干中微子-核散射、直接暗物质搜索、天体物理学（太阳和超新星）中微子探测实验和正电子发射断层成像技术。这篇综述是第一次尝试总结不同群体获得的CRAD性能的结果。一个简单的概述可用的CRAD概念也给出了最显着的CRAD物理效应进行了讨论。
2015-03-29 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
An In-Situ Movable Calibration Source for Cryogenic Particle Detectors
一个原型装置能够移动放射性校准源到多个位置，在毫开尔文温度下使用修改后的商业步进电机。它是作为低温暗物质探测器的原位校准策略而开发的。通过在原型暗物质探测器的多个径向位置上扫描校准源获得的数据证明了其功能。结构，热负荷，和操作的设备进行了讨论，因为是检测器操作上的电机的效果。作为这样的设备的效用的一个例子，在SuperCDMS检测器的多个位置采取的样本数据集。
2020-04-29 hep-ex physics.ins-det
Analysis of defect formation in semiconductor cryogenic bolometric detectors created by heavy dark matter
辐射热测量计形式的低温探测器目前用于不同的应用，特别是用于与新形式物质相关联的非常罕见或假设的事件，特别是与暗物质的存在相关的事件。在用半导体作为目标和检测器的粒子检测中，通常测量两个信号：电离和热。根据Luke-Neganov效应的公式，得到了热信号的放大。沉积在半导体晶格中的能量作为稳定的缺陷的形式在低温下的弗伦克尔对，以下的相互作用的暗物质粒子，进行评估和后果的测量量进行了讨论。这种贡献包括在卢克效应的能量平衡中。将本模型应用于锗和硅，我们发现，对于同一入射弱相互作用的大质量粒子，锗中缺陷中沉积的能量约为硅的两倍。
2013-01-09 astro-ph.IM hep-ph physics.ins-det
Characterisation of silicon photomultipliers in a dilution refrigerator down to 9.4 mK towards a cryogenic cosmic-ray muon veto system
UKRI STFC Rutherford Appleton Laboratory（英国研究与创新署STFC卢瑟福阿普尔顿实验室）；Lancaster University（兰卡斯特大学）；University of Oxford（牛津大学）；Royal Holloway University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）；RIKEN（理化学研究所）；University of Liverpool（利物浦大学）
研究在9.4mK环境下硅光电倍增管的单光子响应、增益及暗计数噪声，为低温宇宙射线μ子 veto系统提供基础数据。
2026-05-11 hep-ex physics.ins-det
Preliminary results of a WIMP search with EDELWEISS-II cryogenic detectors
EDELWEISS-II实验使用低温热和电离探测器，以探测锗核上可能的WIMP暗物质粒子的罕见相互作用。最近，开发并验证了具有交错电极几何结构的新一代探测器，能够出色地抑制伽马射线和表面相互作用。我们在这里提出了一个为期一年的WIMP的搜索进行了10个这样的探测器在Alumatoire Souterrain德Modane的初步结果。用322 kg的磁共振谱仪获得了对自旋无关的WIMP-核子截面为5 \times 10-8 pb的灵敏度
2010-11-10 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
A versatile cryogenic system for liquid argon detectors
使用液相惰性气体作为探测介质的直接暗物质搜索探测器需要与液化、净化和再循环系统耦合。一个专用的低温系统已组装和运行在INFN那不勒斯低温实验室的目的是净化和纯化的氩用作液态氩探测器中的活性靶，以研究闪烁和电离信号检测的大型SiPM阵列。低温系统主要由一个承载探测器的双壁低温恒温器、一个将杂质降低到十亿分之一水平以下的净化级、一个用于净化氩气的冷凝器、一个连接到低温恒温器的再循环气体面板以及一个定制的气体泵组成。低温系统的主要特点，以及性能，长期运行和稳定性方面的最相关的热力学参数的报告。
2022-12-05 hep-ex physics.ins-det
Room-temperature photonic quantum computing in integrated silicon photonics with germanium-silicon single-photon avalanche diodes
针对光子量子计算依赖低温超导探测器的问题，提出室温波导集成GeSi SPAD及空间复用型PNRAD，结合片上量子光源与可编程干涉回路，有望实现室温高性能光子量子计算。
2024-08-26 physics.ins-det quant-ph
Development of an anti-Compton veto for HPGe detectors operated in liquid argon using Silicon Photo-Multipliers
提出了一种利用硅光电倍增管进行液氩闪烁光探测的概念验证探测器。这项工作的目的是建立一个反康普顿否决锗探测器直接在液态氩中运行，就像在GERDA实验中一样。研究了多像素光子计数器（MPPC）的低温特性。为了提高MPPC的光收集效率，使用波长移位光纤。实现了与具有光电倍增管的类似设置相当的否决效率。
2016-06-14 physics.ins-det
Production and characterization of a PbMoO$_4$ cryogenic detector from archaeological Pb
我们操作了一个570 g的PbMoO $_4$稀释低温探测器，用考古铅生产。该化合物在光产额方面具有优异的低温特性，对于$β/γ$相互作用为12 keV/MeV，并且在2.6 MeV下FWHM能量分辨率为11.7 keV。此外，检测器允许通过热读出通道上的脉冲形状分析进行有效的颗粒识别。采用创新的技术和程序对晶体生长所用的原材料进行纯化，并采用高纯度的考古铅，从而生产出大批量的高质量晶体。在低温下工作的探测器的整体特性使PbMoO $_4$成为中微子物理应用的优秀化合物，特别是无中微子双β研究。
2019-11-02 physics.app-ph physics.ins-det
Characterization of Germanium Detectors for the Measurement of the Angular Distribution of Prompt gamma-rays at the ANNRI in the MLF of the J-PARC
在这项研究中，锗探测器组件，安装在精确的中子-核反应测量仪器（ANNRI）的材料和生命科学设施（MLF）由日本质子加速器研究综合体（J-PARC），其特征在于扩展到测量的角度分布的单个伽马射线跃迁从中子诱导的化合物状态。我们利用GEANT 4工具包开发了一个蒙特卡罗模拟程序，它可以再现放射性源和（n，gamma）反应产生的γ射线的脉冲高度谱。该模拟适用于0.5-11.0 MeV能区的γ射线测量。
2017-12-07 physics.ins-det
GIOVE - A New Detector Setup for High Sensitivity Germanium Spectroscopy At Shallow Depth
我们报告的开发和建设的高纯锗光谱仪设置GIOVE（锗内外否决），最近建成，现在运行在浅层地下实验室的马克斯普朗克研究所für核物理，海德堡。特别注意的是一种新的被动和主动屏蔽的设计，旨在有效地拒绝环境和μ子感应辐射背景。在典型的γ射线样品筛选测量中，对U和Th原生放射性核素的灵敏度水平达到<100 μBq/kg，这在位于极浅深度的仪器中是独一无二的，可以与更深地下站点的仪器竞争。
2015-07-13 astro-ph.IM nucl-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
Aluminum as a source of background in low background experiments
无中微子双β衰变将是理解中微子质量本质的关键。下一代高纯锗实验必须在衰变Q值附近的感兴趣区域内，以优于10^-5计数/（kg y keV）的本底率进行操作。因此，到目前为止，必须考虑不相关的背景来源。锗探测器表面的金属化一般用铝来完成。讨论了由这种金属化引入的22 Na、26 Al、226 Ra和228 Th衰变的背景。它表明，只有一个特殊的选择铝可以保持这些背景的贡献是可以接受的。
2011-05-18 hep-ex physics.ins-det
Results on MeV-scale dark matter from a gram-scale cryogenic calorimeter operated above ground
质量低于1 GeV/c的轻暗物质粒子的模型$^2$是迄今未观测到的弱相互作用大质量粒子的自然和动机良好的替代品。克级低温量热计提供了探测这些粒子所需的探测器性能，并扩展了CRESST的直接暗物质搜索计划。为$ν$ -Cleus实验开发的原型0. 5 g蓝宝石探测器已经实现了$E_{th}=(19.7\pm 0.9)$ eV的能量阈值，这比以前的结果低一个数量级，并且与粒子相互作用的类型无关。这里介绍的结果是在地面以上的设置中获得的，没有对环境和宇宙辐射的显著屏蔽。虽然在高背景环境中运行，但探测器探测了一系列新的轻质量暗物质粒子，这些粒子以前无法直接搜索。我们报道了质量在140 MeV/c $^2$和500 MeV/c $^2$之间的自旋无关的暗物质粒子-核子截面的第一个极限。
2017-09-18 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
A gamma- and X-ray detector for cryogenic, high magnetic field applications
作为测量自由中子β衰变中发射的光子光谱的实验的一部分，我们开发并操作了一个由12个锗酸铋（BGO）晶体耦合到雪崩光电二极管（APD）组成的探测器。该探测器在液氮温度附近的超导磁体的孔中操作，并记录能量从5 keV到1000 keV的光子。为了扩大探测范围，我们还用三个大面积APD直接探测了能量在0.2 keV和20 keV之间的软X射线。介绍了探测器的结构和操作，以及在低温下APD操作的信息。
2012-07-18 nucl-ex physics.ins-det
Internal Charge Amplification in Germanium at 77K and 4K: From Single-Free-Flight Bounds to a Physics-Informed Ionization Model
University of South Dakota（南达科他大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本文提出了一种基于物理引导的离子化模型，用于预测低温下锗材料的临界电场，结合单自由飞行界限与传输特性，为设计稳定且可控的内部电荷放大系统提供指导。
2026-03-02 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Performance of the First 150 mm Diameter Cryogenic Silicon Ionization Detectors with Contact-Free Electrodes
在100 mK以下的温度下工作的低温半导体探测器通常用于寻找暗物质的粒子物理实验。最大的这种锗和硅探测器，直径为100毫米，厚度为33毫米，计划用于加拿大SNOLAB的超级低温暗物质搜索（SuperCDMS）实验。为了扩大未来实验的敏感质量，正在研究更大的单个探测器。我们在这里提出的第一个测试结果的两个原型150毫米直径的硅离子化探测器。探测器的厚度分别为25毫米和33毫米，质量分别是目前计划用于超级CDMS的探测器的1.7倍和2.2倍。这些器件与无接触偏置电极一起工作，以使目前限制在高偏置电压下工作的漏电流最小化。一个检测器的仪器读出电离信号，使用一个单一的无接触读出电极和其他电极阵列上的晶体表面图案。结果表明，使用大体积硅探测器和无接触电极安排按比例增加固态低温探测器的质量和偏置电压的承诺。
2018-08-20 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
Silicon PIN diodes as Neganov-Trofimov-Luke cryogenic light detectors
基于热和光复合量热计的低温稀有事件搜索通常需要具有高量子效率、良好放射性纯度和高灵敏度的大面积光子探测器。通过采用Neganov-Trofimov-Luke效应（NTLE），可以通过在电场中漂移光生电子和空穴来放大在低温下操作的半导体吸收体中的粒子相互作用的声子信号。我们在这里提出的最后结果的Neganov-Trofimov-Luke效应光探测器的电场配置优化，以提高吸收器内的电荷收集。
2018-02-14 physics.ins-det
The optical loss study of molecular layer for a cryogenic interferometric gravitational-wave detector
引力波的探测使我们对宇宙有了深刻的了解。为了增加可探测的引力波源的数量，未来的几个引力波探测器将使用低温反射镜。然而，最近的研究表明，真空室内的残余气体分子粘附在低温镜面上，并形成随时间增长的分子层。不断生长的分子层在反射镜中引入了额外的光学损耗，这会降低检测器的性能。本文从理论上估算了低温运行的引力波探测器中分子层的光损耗。根据光损耗的估算结果，讨论了低温引力波探测器的性能。
2020-06-30 physics.ins-det
Results from a Search for Light-Mass Dark Matter with a P-type Point Contact Germanium Detector
我们报告的几个功能，目前在能量谱从超低噪声锗探测器在2,100兆瓦。通过实施一种能够拒绝表面事件的新技术，可以首次观察到一些宇宙起源峰。我们讨论了几个可能的原因，一个不可约的过剩的散装样事件低于3 keVee，包括一个暗物质候选人共同的DAMA/天秤座年度调制效应，暗示的信号CDMS，和唯象预测。改进的限制放置在宇宙学起源的DAMA/LIBRA效应。
2010-03-16 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Cryogenic R5912-20Mod Photomultiplier Tube Characterization for the ProtoDUNE Dual Phase Detector
深层地下中微子实验是一个双站点实验，用于长基线中微子振荡研究，以及中微子天体物理学和核子衰变研究。远探测器是一个40千吨的地下液态氩时间投影室（LAr TPC），其中光子探测器系统增加了精确的计时能力。ProtoDUNE双相位探测器将由一个6x6 x6 m^3的LAr TPC组成，将在CERN中微子平台上运行，光子探测系统将由来自滨松的8英寸低温光电倍增管组成。研究了R5912- 20 Mod型光电倍增管在低温下的性能，包括暗电流、增益以及与光强和脉冲频率的线性关系。此外，PMT的基础设计进行了验证。在寒冷的，减少的PMT放大，或疲劳效应，测量的PMT输出电流增加，无论是由于高增益，光强度或速率。此外，40光电倍增管的特性的结果将用于ProtodUNE双相。
2018-10-05 hep-ex physics.ins-det
The upgraded low-background germanium counting facility Gator for high-sensitivity $γ$-ray spectrometry
我们描述了高纯度锗计数设备Gator的升级和性能，该设备专用于低本底$γ$射线光谱测量。Gator在意大利Gran Sasso地下实验室运行，平均深度为3600米水当量，用于天体粒子物理学超低背景、稀有事件搜索实验中的材料筛选和选择。探测器配备有由铜、铅和聚乙烯层制成的被动屏蔽，样品腔用保持正压的气态氮吹扫，以抑制氡。在升级其外壳后，在100 keV至2700 keV的能量范围内，本底率为（82.0 $\pm$ 0.7）计数/（kg $\cdot$天），与先前报告的速率相比降低了20%。我们显示了作为时间的函数的各种操作参数的稳定性。我们还总结了样品分析程序，并证明鳄鱼的灵敏度通过检查一个材料样品，候选人的达尔文实验的光电传感器。
2022-07-05 physics.ins-det
The $ν$-cleus experiment: A gram-scale fiducial-volume cryogenic detector for the first detection of coherent neutrino-nucleus scattering
我们讨论了一个小规模的实验，称为$ν$ -cleus，探测核反冲能量下降到10 eV制度的相干中微子核散射的第一个检测。该探测器由总质量约为10 g的低阈值CaWO $_4$和Al $_2$ O $_3$量能器阵列和几个在毫开尔文温度下工作的低温否决探测器组成。通过实现基准体积和多元素目标，探测器能够主动区分$γ$、中子和表面背景。第一个原型Al $_2$ O $_3$器件，在没有屏蔽的设置中在地面上操作，已经实现了${\sim20}$ eV的能量阈值，并且进一步的改进即将实现。在核电厂的相干中微子散射检测的灵敏度研究表明，在${\lesssim2}$周的测量时间内，一个独特的发现潜力（5 $σ$）。此外，在一个热研究反应堆的网站和使用的放射性中微子源进行了调查。有了这项技术，核电站的实时监控是可行的。
2017-08-09 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
Characterization of large area photomultiplier ETL 9357FLB for liquid argon detector
中国暗物质实验（CDEX）合作组将用锗探测器直接搜寻弱相互作用的大质量粒子。液态氩将用作反康普顿和锗探测器的冷却材料。将使用浸没在液态氩中的低背景和大面积光电倍增管（PMT）来读出来自氩的光信号。在本文中，我们进行了仔细的评价PMT在室温和低温下工作的性能。基于单光电子响应模型，测量了光电倍增管的绝对增益和分辨率。这为CDEX实验中PMT的选择、标定和信号分析奠定了基础。
2013-12-09 hep-ex physics.ins-det
A novel wide-angle Compton Scanner setup to study bulk events in germanium detectors
一种新型的康普顿扫描仪装置已经在慕尼黑的马克斯-普朗克物理研究所建造、调试和运行，以收集高纯度锗探测器中体事件的脉冲，用于脉冲形状研究。在这种全自动设置中，被测探测器从顶部接受661.660 keV伽马射线照射，其中一些伽马射线在探测器内部发生康普顿散射。当用放置在检测器侧面的像素化相机检测散射伽马时，可以重建检测器中的相互作用点。广泛接受的康普顿角的结果在较短的测量时间相比，类似的设置，其中只有垂直散射的伽玛被狭缝准直器选择。本文详细介绍了康普顿扫描器的结构、校准和重建锗探测器中相互作用点的过程。描述了用于n型分段点接触锗探测器的第一脉冲形状库的创建。通过与测量的表面脉冲的比较，验证了沿束轴的空间重构。康普顿扫描仪脉冲模拟脉冲的第一个比较，演示康普顿扫描仪的功率测试模拟输入和模型。
2022-10-07 physics.ins-det
Cryogenic avalanche detectors based on gas electron multipliers
我们研究了基于气体电子倍增器（GEMs）的电离辐射气体和两相（液-气）低温探测器的性能，并在纯惰性气体中以雪崩模式运行。利用三重GEM倍增器系统地研究了He、Ar和Kr气体在低温下的放大效应。在120-300 K温度范围内，这些气体的增益都很高，超过10^4。在两相模式下，饱和氪蒸气中出现了稳定的电子雪崩。这些结果对于理解低温下电子雪崩的基本机制和低温粒子探测器，特别是暗物质和太阳中微子探测器的应用是相关的。
2004-03-11 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
A low noise and low power cryogenic amplifier for single photoelectron sensitivity with large arrays of SiPMs
本文介绍了一种适用于低温（87 K）和液氮（77 K）环境的大阵列硅光电倍增器（SiPMs）的低噪声放大器。目标是一个放大器读出一个总的光敏表面的几十厘米$^2$，同时保留的能力，以解决单一的光电子信号。由于SiPM的电容很大，通常每厘米$^2$只有几nF，因此噪声的主要贡献者是串联（电压）分量。硅锗异质结双极晶体管（HBT）被选为低温放大器的输入设备，其次是一个全差分运算放大器，在一个非常规的反馈配置操作。在77 K时，电路的输入参考电压噪声仅低于0.4 nV/ $\surd$ Hz白色（高于100 kHz）和1 nV/ $\surd$ Hz（10 kHz）。在不同的偏置电流的噪声测量的HBT在77 K的基区扩展电阻的值被确定。整个电路的功耗约为2.5 mW。该设计可灵活地针对不同的输入电容值对反馈环路进行最佳补偿，并获得GHz范围内的增益带宽积。讨论了在读出SiPM中获得的信噪比对于300 kHz低通滤波器的情况，并与应用最佳滤波算法得出的上限进行了比较。
2020-01-14 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
Comparison of CDMS [100] and [111] oriented germanium detectors
低温暗物质搜索（CDMS）利用大质量、3”直径$\times$ 1”厚的目标质量作为粒子探测器。该目标装有声子和电离传感器，每个通道中的能量比较提供了电子和核反冲的事件分类。基准体积由在特定位置获得良好声子和电离信号的能力确定。由于锗中的电子能带结构，电子质量由各向异性张量描述，其中重质量沿着由[111]米勒指数（L谷）定义的对称轴对准，导致输运的大的横向分量。电子的空间分布对于具有由[100]或[111]米勒指数描述的纵轴取向的探测器变化显著。在探测器半径较大的情况下，边缘分量较大的电场也会影响电子和空穴的空间分布。这两种效果进行了研究，在3维蒙特卡罗和对基准体积的影响进行了讨论。
2011-08-31 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Reliability studies of electronic components for the operation at cryogenic temperature
冷电子学是许多科学和技术领域的关键技术，包括空间探索计划和粒子物理学。下一代中微子实验是一个在低温下运行的具有大量模拟和数字电子信号处理通道的主要实验，即深地下中微子实验（DUNE）。DUNE探测器使用87 K的液态氩作为中微子的靶材料，并作为介质来跟踪探测器体积中相互作用产生的带电粒子。DUNE电子产品[1]由基于低功耗180 nm-CMOS技术定制设计的ASIC（专用集成电路）芯片组成。该技术的主要风险是电子元件将在液体氩气中浸泡多年（20-30年）而无法进入。ASIC的可靠性问题可能来自于热应力、封装和制造相关的缺陷：如果未被发现，这些可能会导致长期的可靠性和性能问题。本文的范围是探索非破坏性的评估技术，其潜在的使用在一个全面的质量控制过程中的原型，测试和调试的DUNE冷电子系统。具体来说，我们已经使用了扫描声学显微镜和X射线断层扫描来研究与室温和低温之间的热循环相关的ASIC芯片中的永久性结构变化。
2019-11-23 hep-ex physics.ins-det
The cryogenic RWELL: a stable charge multiplier for dual-phase liquid-argon detectors
本文提出并验证了适用于双相液氩探测器的低温 RWELL 电荷倍增器，通过阻性 DLC 阳极提升放电抑制能力，实现更优增益与稳定性。
2023-09-26 physics.ins-det
MPPC versus MRS APD in two-phase Cryogenic Avalanche Detectors
结合THGEM/GAPD倍增器的两相低温雪崩探测器（CRADs）已成为一种新兴的、有潜力的暗物质搜寻和中微子-核相干散射实验技术。在这样的倍增器中，使用盖革模式APD（GAPD）矩阵在近红外（NIR）中光学地记录THGEM空穴雪崩。为了选择合适的传感器，比较研究了Hamamatsu（MPPC）、CPTA（MRS APD）和SensL（SiPMs）等6种不同公司生产的GAPD在87 K氩气中两相CRADs中的低温性能。陶瓷封装的GAPD在低温下不能正常工作，而塑料封装的GAPD，即MPPC S10931- 100 P和MRS APD 149-35，在87 K下表现出令人满意的性能。此外，MPPC S10931- 100 P在更高的检测效率、更低的噪声率、更低的像素猝灭电阻和更好的特性再现性方面被证明是优越的。
2015-02-12 physics.ins-det
Low noise cryogenic electronics: preamplifier configurations with feedback on the bolometer
我们已经开发了用于读出电阻测辐射热计的MEMS配置，例如基于中子嬗变掺杂锗温度计（所谓的NTD Ge温度计）[1]或NbSi薄膜温度计[2，3]的那些。我们介绍了阻抗调节型晶闸管的结构。将此配置与之前提出的具有测辐射热计反馈的读出配置进行比较[4]。结果表明，该阻抗调节型热电偶在不使用跃迁边温度计和SQUID读出的情况下实现了极端电热反馈。因此，检测器和读出电子设备被直接校准，并且可以处理更大的事件率。环形配置简化了设计并提高了检测性能，例如带宽。最后，我们分析了阻抗调节放大器的噪声贡献，与结型场效应管作为前端器件，相对于其他配置。
1999-11-19 astro-ph physics.ins-det
Low-noise HEMTs for Coherent Elastic Neutrino Scattering and Low-Mass Dark Matter Cryogenic Semiconductor Detectors
介绍了CNRS-C2 N实验室研制的高电子迁移率晶体管（HEMT）的噪声特性。在4K下研究了输入电容为2 pF到230 pF的各种HEMT栅几何结构。电压和电流噪声的模型已经开发与频率依赖性高达1 MHz。这些HEMT表现出低损耗、优异的噪声性能，并且可以有利地取代传统的Si-JFET用于高阻抗热传感器和半导体电离低温探测器的读出。我们的模型预测，低温锗探测器的30克，10 eV的热量和20 eVee的基线分辨率是可行的，如果读出基于HEMT的放大器。这样的分辨率允许在低阈值下核反冲和电子反冲之间的高区分。这种能力是相干弹性中微子散射和低质量暗物质实验，如跳弹和EDELWEISS的主要兴趣。
2019-12-04 physics.ins-det
Measurement of the cosmogenic activation of germanium detectors in EDELWEISS-III
我们提出了一个测量的宇宙起源激活的锗低温探测器的EDELWEISS III直接暗物质搜索实验。探测器在地面以上不同暴露于宇宙射线的情况下测量到的衰变率被转换成不同同位素的产生率。以核/kg/天为单位，测得的$^3$ H的生产率为82 $\pm$ 21，$^{49}$ V为2.8 $\pm$ 0.6，$^{55}$ Fe为4.6 $\pm$ 0.7，$^{65}$ Zn为106 $\pm$ 13。这些结果对于这些同位素是最准确的。还提出了$^{68}$ Ge生产率的下限为74个核/kg/天。他们进行了比较，目前在文献中的模型预测和估计计算的ACTIVIA代码。
2016-07-15 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Study of Radioactive Impurities in Neutron Transmutation Doped Germanium
一个计划，以开发低温（mK）传感器与中子嬗变掺杂锗的稀有事件研究与低温测辐射热计已经启动。为了这个目的，半导体级Ge晶片用来自孟买BARC的Dhruva反应堆的热中子通量辐照。经辐照样品的光谱研究表明，用于辐照样品的胶囊的环境导致显著水平的$^{65}$ Zn、$^{110}$ Ag和$^{182}$ Ta杂质，其可通过化学蚀刻约$\sim50 μ$ m厚的表面层来减少。根据在低本底计数装置中对蚀刻样品的测量，由于体Ge中的$^{123}$ Sb的痕量杂质引起的放射性估计为辐照后的$\sim$ 1 Bq/gm。这些估计表明，为了将NTD Ge传感器用于罕见事件研究，需要$\sim$ 2年的冷却期，以将放射性背景降低至$\le$ 1 mBq/gm。
2014-11-27 nucl-ex physics.ins-det
Diamond-like carbon coatings for cryogenic operation of particle detectors
介绍了类金刚石碳（DLC）涂层在低温（低至77 K）下的特性，涵盖了气体和液体粒子仪器实际感兴趣的电阻率范围：10^-1-10^5 Mohm/sq。在线性、表面均匀性和随时间的稳定性以及传输电荷方面观察到的良好行为增加了其他众所周知的特性，如低化学反应性和耐辐射性。所观察到的温度依赖性和稳定性的电性能与传输的电荷是一致的导电性机制的基础上的二维可变范围的电子跳跃，预期的表面导电性的薄膜由无定形碳。第一个结果，从一个连续保护的井检测器（“RWELL”）与DLC建成和操作接近氩的液-气共存点（87.5 K，1巴）。
2023-01-22 physics.ins-det
Low-energy spectrum of the BULLKID detector array operated on surface
本研究实现了用于轻暗物质搜寻和中微子散射精密测量的BULLKID探测器地面首次连续运行，验证了其分段整体结构的本底排除能力，测得低至160eV阈值的平坦低能本底谱。
2024-04-17 hep-ex physics.ins-det
Characterization of Lateral Amorphous Selenium Photodetectors for Low-Photon and VUV Detection at Cryogenic Temperatures
本研究评估了横向非晶硒光电探测器在低温下的性能，首次在横向结构a-Se和a-SeTe器件中观察到雪崩倍增现象，并证明其具备可靠的低光子和VUV探测能力，有望应用于下一代液氩时间投影室。
2025-10-30 hep-ex physics.ins-det
Review Article: Physics and Monte Carlo Techniques as Relevant to Cryogenic, Phonon and Ionization Readout of CDMS Radiation-Detectors
这篇评论讨论了探测器物理和蒙特卡罗技术的低温，辐射探测器，利用声子和电离读出相结合。低温声子和电荷输运的一般审查提供了随着低温暗物质搜索探测器仪器的具体细节。特别是这篇评论涵盖准扩散声子输运，其中包括声子聚焦，非谐衰减和同位素散射。讨论了探测器表面声子的相互作用以及超导薄膜中声子的下转换。电荷输运物理学包括由晶体能带结构产生的质量张量，并且用Herring-Vogt变换建模。电荷散射过程涉及Neganov-Luke声子的产生。过渡边缘传感器（TES）模拟包括一个完整的电路的描述和所有的热过程，包括焦耳加热，冷却到基板和热扩散内的TES，后者是必要的模型正常超导相分离。为锗、硅、铝和钨中的这些物理过程提供了相关的数值常数。综述了随机数抽样方法，包括逆累积分布函数（CDF）和拒绝技术。为了提高电荷输运建模的效率，本文提出了一种附加的二阶逆CDF方法和一种有效的电场重心坐标采样方法。结果提供的方式是方便使用蒙特卡罗和参考这些模型的验证。
2012-06-26 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci hep-ex
First measurements of remoTES cryogenic calorimeters: easy-to-fabricate particle detectors for a wide choice of target materials
低温量热计基于通过过渡边缘传感器（TES）的读数并在低于$100$ mK的温度下工作，非常适合稀有事件搜索，具有出色的分辨率和低阈值。我们目前的第一个实验结果从两个探测器原型使用一种新的设计的温度计耦合表示远程TES，进一步扩展了TES技术的适用性，包括更广泛的一类潜在的吸收材料。特别地，这种设计便于使用其物理和化学性质（例如吸湿性、低硬度和低熔点）防止TES直接制造到其表面上的材料。这在COSINUS实验（下一代地下探测器中的信号低温观测站）的背景下尤其重要，其中碘化钠（NaI）被用作吸收材料。与两个远程原型探测器在地上的R&D设施，我们实现了能量分辨率$σ=87.8$电子伏特的$2.33$ g硅吸收剂和$σ= 193.5$电子伏特的$2.27$ g $α$ -TeO $_{2}$吸收剂，分别。远程量热计提供-除了更广泛的吸收材料的选择-一个简单的生产过程结合了更高的再现性，为大型探测器阵列和增强的放射性纯度标准。
2022-11-17 physics.ins-det
