Absorption of Scintillation Light in a 100 $\ell$ Liquid Xenon$γ$ Ray Detector and Expected Detector Performance
正在为保罗·谢勒研究所的MEG实验研制一个800升液体氙闪烁$γ$射线探测器，该实验将寻找$μ^+\to\mathrm{e}^+γ$衰变。氙的闪烁光被杂质吸收可能会限制这种探测器的性能。我们使用有效体积为372 × 372 × 496 mm $^3$的100 L原型来研究闪烁光吸收。我们已经开发了一种方法来评估光的吸收，从光的弹性散射，通过测量宇宙射线和$α$源。通过使用合适的纯化技术，已经实现了长于100 cm的吸收长度。利用蒙特卡罗模拟估计了光吸收对能量分辨率的影响。
2004-07-07 hep-ex physics.ins-det
Feasibility of Liquid-phase Xenon Proportional Scintillation for Low-energy Physics
针对双相氙TPC气隙技术挑战及单电子本底问题，研究验证纯单相液氙TPC的比例闪烁能力，证实其仍可区分电子与核反冲，且S2后单电子本底大概率与液-气界面无关。
2024-08-03 hep-ex physics.ins-det
Impact of extreme ultraviolet radiation on the scintillation of pure and xenon-doped liquid argon
X-ArT合作组利用硅光电倍增管发现氩原子态发射的长寿命极紫外谱线可增强纯及氙掺杂液氩闪烁光产额，建立综合模型并探讨其与杂散电子关联，为优化惰性液体探测器性能奠定基础。
2025-04-25 hep-ex physics.ins-det
Transmission of xenon scintillation light through PTFE
聚四氟乙烯（PTFE），也称为特氟龙，是一种常见的材料，用于建设液体氙探测器，由于其高反射率的真空紫外闪烁光的氙。我们目前的传输测量PTFE的氙闪烁光的峰值发射波长为175 nm。不同厚度的PTFE盘以两种设置安装在光电传感器的前面。一个充满气态氙，另一个充满液态氙。在室温下用气态氙装置进行的测量产生$λ= \bigl(350{{}^{+60}_{~-0}}{}\,{\mathrm{(sys)}}\,\pm\, 50\,{\mathrm{(stat)}}\bigr)\,\mathrm{μm}$的透射系数。这被认为是在协议中使用液体氙装置所作的观察。
2020-07-21 physics.ins-det
Scintillation and optical properties of xenon-doped liquid argon
液态氩（LAr）是粒子物理学和稀有事件研究中常用的探测介质。LAr闪烁光探测的挑战在于其短发射波长、长闪烁时间和短衰减长度。已知向LAr中添加少量氙可改善闪烁和光学性质。我们提出了一个表征活动的氙掺杂液氩（XeDLAr）的目标氙浓度范围从0到300 ppm的质量，包括测量的光电子产率$Y$，有效的三重态寿命$τ_3$和有效衰减长度$λ_\mathrm{att}$。测量是在地下低温氩设施，SCARF，1吨（XeD）LAr测试台在慕尼黑大学的浅地下实验室（UGL）。这三个闪烁和光学参数，同时观察到一个单一的设置，传奇液氩监测装置，LLAMA。液相和气相中的实际氙浓度用用于氙研究的杂质检测器IDEFIX（质谱仪设置）确定，并且证实成功掺杂。在最高掺杂浓度下，我们发现$Y$加倍，$τ_3$减少十倍至$\sim$ 90 ns，$λ_{att}$增加十倍至超过6 m。
2021-12-14 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Measurement of the scintillation resolution in liquid xenon and its impact for future segmented calorimeters
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC & Universitat de València（粒子物理研究所（IFIC），西班牙科学委员会与瓦伦西亚大学）；Donostia International Physics Center, BERC Basque Excellence Research Centre（多诺西亚国际物理中心，巴斯克卓越研究中心）；Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (I3M), Centro Mixto CSIC - Universitat Politècnica de València（分子成像仪器研究所（I3M），西班牙科学委员会-巴伦西亚理工大学混合中心）；Instituto Universitario de Matemática Pura y Aplicada (IUMPA), Universitat Politècnica de València（纯数学与应用数学大学研究所（IUMPA），巴伦西亚理工大学）
本文测量了液氙中仅记录闪烁光时的能量分辨率，发现其接近理论预期值，表明液氙闪烁探测器在分段 calorimeters 中具有竞争力。
2026-04-16 hep-ex physics.ins-det
Detection of Scintillation Light of Liquid Xenon with a LAAPD
本文报道了用大面积雪崩光电二极管在液体中首次观测到α粒子和γ射线引起的液体氙闪烁现象。用5.5 MeV α粒子和511 keV γ射线分别测量了10%的能量分辨率（FWHM）和小于1 ns的符合时间分辨率（FWHM）。氙闪烁光（波长178 nm）的光电二极管的量子效率估计为~ 100%。
2002-03-05 physics.ins-det
Study of infrared scintillations in gaseous and liquid argon - Part I: methodology and time measurements
本文介绍了一种利用盖革模式APD（GAPD）对近红外（NIR）和脉冲X射线辐射敏感，测量气态和液态Ar中近红外光谱的方法。这项研究已经引发了低温雪崩探测器（CRADs）的发展与光学读出在近红外使用组合THGEM/GAPD倍增器，这可能是在相干中微子核散射和暗物质搜索实验的需求。本文提出了一种新的低温近红外闪烁产额测量方法，即采用具有时间分辨的单光子计数模式的GAPD。在中等电场（电致发光）下，在气态和液态Ar中测量了初级和次级近红外发光的时间结构及其光产额。
2012-04-01 hep-ex physics.ins-det
Scintillation Efficiency for Low-Energy Nuclear Recoils in Liquid-Xenon Dark Matter Detectors
我们进行了理论研究的闪烁效率在低能量区域的液体氙暗物质探测器的关键。我们开发了一个计算机程序来模拟反冲氙核在液态氙中的级联过程，并计算了原子碰撞引起的核猝灭效应。我们使用从实验数据外推到低能区的电子阻止本领，并考虑到电子逃逸的影响，从电子-离子对复合使用广义的Escheras-Imel模型拟合闪烁数据。我们的结果与中子散射的实验结果吻合得很好，并且当反冲能量低于3 keV时，该结果迅速消失。
2013-10-09 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Measurements of proportional scintillation and electron multiplication in liquid xenon using thin wires
液体氙中的比例闪烁在直接暗物质探测领域具有很好的应用前景，可能允许更简单、更灵敏的探测器。然而，目前对这一现象的基本特性及其实际使用准则的了解有限。我们在这里报告测量的比例闪烁光发射的液体氙周围细导线。使用直径为10 $μ$ m的镀金钨丝获得了每个漂移电子的$287^{+97}_{-75}$光子的最大比例闪烁增益。电子倍增和比例闪烁的阈值分别测量为$725^{+48}_{-139}$和$412^{+10}_{-133}$ kV/cm。比例闪烁的阈值与之前发表的结果非常一致，而电子倍增阈值则代表了一种新颖的测量方法。首次获得了一套完整的参数，为实际应用的电子倍增和比例闪烁过程中的液体氙。
2014-11-10 physics.ins-det
Operation of a dual-phase xenon detector with wavelength sensitivity from ultraviolet to infrared
本研究运行一台170–1700 nm灵敏的双相氙时间投影室，观测并分析液体闪烁和气体电致发光相关的红外信号，表明其可提升信号识别与本底排除。
2025-07-25 hep-ex 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
Towards a fiber barrel detector for next-generation high-pressure gaseous xenon TPCs
本研究针对NEXT项目的吨级后续实验NEXT-HD，提出采用硅光电倍增管读出的波长位移光纤桶测量粒子能量的方案，并介绍了该方案的特性与相关研发进展。
2024-01-25 hep-ex physics.ins-det
Understanding the Enhancement of Scintillation Light in Xenon-Doped Liquid Argon
测量惰性气体中的闪烁光是粒子物理中的一项重要探测技术。许多稀有事件的搜寻，如中微子束实验、无中微子双β衰变和暗物质搜寻，都使用氩基探测器。在液态氩中，加入少量氙可提高光产额，氙的加入量为$\sim 10 - 1000$ ppm。一般的增强机制和其途径，通过之间的能量转移氩和氙准分子是众所周知的，然而，吸收的重要性，氩准分子发射的原子氙还没有得到充分的认识。这种吸收显著降低了市售氩气中的光产率，氩气中含有痕量（$\rm \sim 0.1$ ppm）氙。添加$\sim 10$ ppm的少量氙掺杂剂恢复了这种损失的光，导致光产率比未掺杂的氩增加约两倍。在本文中，我们介绍了一个模型的光产生的氙掺杂氩，包括吸收和再发射，并比较它的光发射的时间依赖性在氙掺杂氩的测量。
2022-07-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Nuclear recoil scintillation and ionisation yields in liquid xenon from ZEPLIN-III data
闪烁和电离产率的核反冲在液体氙以上10千电子伏特（核反冲能量）推导出使用宽带Am-Be中子源获得的数据。从两个来源的几次曝光的核反冲数据进行了比较，详细的模拟。能量依赖的闪烁和电离产量得到可接受的适合的数据。效率和分辨率的影响，使用光收集蒙特卡罗，测量光电倍增管的响应曲线和硬件触发器的研究。发现闪烁产率逐渐下降低于~40 keVnr，电离产率上升，两者都与最新的独立测量结果吻合良好。该分析方法适用于最新的ZEPLIN-III数据，获得了显着升级的探测器和精确校准的Am-Be源，以及从2008年首次运行的早期数据。还提出了一种新的方法来推导反冲闪烁产额，其中包括亚阈值S1事件，这证实了主要的分析。
2011-10-17 hep-ex physics.ins-det
Scintillation efficiency and ionization yield of liquid xenon for mono-energetic nuclear recoils down to 4 keV
液态氙（LIPE）是一种用于探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）形式的暗物质的实验的优良材料。低能量检测阈值对于灵敏的WIMP搜索是必不可少的。对低能核反冲的相对闪烁效率（Leff）和电离产额的理解仅限于能量低于10 keV的情况。在本文中，我们提出了新的测量，扩展到4千电子伏的能量，发现Leff随能量的降低而降低。我们还测量了闪烁效率的淬火由于电场在LIGO，发现没有显着的字段依赖性。
2010-01-18 astro-ph.IM hep-ex 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
Reflectance of Polytetrafluoroethylene (PTFE) for Xenon Scintillation Light
气态和液态氙粒子探测器正被用于许多应用，包括暗物质搜索和无中微子双β衰变实验。聚四氟乙烯（PTFE）通常用于这些探测器中，既作为电绝缘体又作为光反射体，以提高闪烁光子的探测效率。然而，氙在真空紫外波长区域（175 nm）中发射，其中PTFE的反射特性不充分已知。在这项工作中，我们报告测量PTFE的反射率，包括其角分布，氙闪烁光。研究了由不同工艺（挤出、膨胀、刮削和压制）制造的PTFE的各种样品。用包括镜面反射和漫反射的物理模型解释数据。对于VUV光，这些样品获得的反射率范围为约47%至66%。还测量了含氟聚合物，即ETFE、FEP和PFA。
2009-10-06 physics.ins-det
Scintillation decay-time constants for alpha particles and electrons in liquid xenon
了解液体氙闪烁和电离过程是非常感兴趣的，以改善当前和未来的探测器的分析方法。在本文中，我们调查的闪烁过程的动力学激发$\mathcal{O}$（10 keV）电子从$^{83m}$氪源和$\mathcal{O}$（6 MeV）$α$ -粒子从$^{222}$ Rn源，两者混合的氙靶。单光子采样方法用于记录光子到达时间，以获得对于约0.8 V/cm至1.2 kV/cm之间的不同施加电场的对应时间分布。能量和场的依赖性的信号中观察到的结果进行了讨论。
2022-11-04 physics.ins-det
Scintillation efficiency of liquid xenon for nuclear recoils with the energy down to 5 keV
在反冲能量从140 keV到5 keV的范围内，测量到液体氙对核反冲的闪烁效率几乎是恒定的。反冲效率与γ射线效率的平均比值为0.19 ± 0.02。
2005-12-15 physics.ins-det physics.space-ph
Infrared scintillation yield in gaseous and liquid argon
研究惰性气体和液体中的一次和二次相变对以惰性气体为介质的稀有事件实验至关重要。在目前的工作中，气体和液体Ar的闪烁产率已首次在近红外（NIR）和可见光区，无论是初级和二级（比例）闪烁，使用盖革模式雪崩光电二极管（G-APD）和脉冲X射线照射测量。在690-1000 nm的NIR范围内，在气态Ar中测量到快组分的初级闪烁产额为17000光子/MeV，在400-1000 nm的范围内，在液态Ar中测量到510光子/MeV。在气态Ar中也观察到了成比例的近红外光谱（电致发光）;在163 K时测得的放大参数为每kV每个漂移电子13个光子。讨论了近红外光谱在高能物理实验中的可能应用。
2011-04-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Feasibility Study to use Neutron Capture for an Ultra-low Energy Nuclear-recoil Calibration in Liquid Xenon
超低能量的核反冲测量在液体氙使用中子捕获的可行性进行了研究，为一个小的（亚千克）液体氙探测器，优化了高闪烁增益，和脉冲中子源。测量使用在中子俘获之后的去激发过程期间赋予氙核的反冲能量，其中迅速发射的$γ$级联可以由于动量守恒而为核提供高达$0.3$ keV $_\text{nr}$的反冲能量。一个成功的校准闪烁光子和电离电子产额低于这个能量将有助于更高的灵敏度液体氙实验中寻找轻WIMP。
2022-10-18 hep-ex physics.ins-det
A Study of the Scintillation Induced by Alpha Particles and Gamma Rays in Liquid Xenon in an Electric Field
本文研究了α粒子和γ射线在液态氙中产生的闪烁与外加电场的关系。对于能量约为200 keV的后向散射伽马射线，发现闪烁光子的数量随着场强的增加而减少64+/-2%。因此，发现α粒子和γ射线之间的脉冲形状辨别能力随着场的增加而减小，但在较高场下保持非零。
2005-02-07 physics.ins-det
Liquid Xenon Detectors for Particle Physics and Astrophysics
本文综述了近20年来液体氙探测器的发展及其在粒子物理、天体物理和医学成像实验中的应用。我们首先总结了液体氙作为辐射探测介质的基本性质，根据最新的理论和实验信息。在简要介绍了不同类型的液体氙探测器后，我们继续回顾了过去，现在和未来的实验，使用液体氙寻找罕见的过程和图像辐射在空间和医学。我们将介绍每个应用程序的基本科学动机和实验要求的简要调查，然后审查每个实验的基本特征和预期性能。在这十年内，以不同模式运行的大容量液体氙探测器似乎将有助于回答粒子物理学，天体物理学和宇宙学中一些最基本的问题，满足最苛刻的探测挑战。从MEG这样的实验，目前运行中最大的液体氙闪烁探测器，致力于罕见的mu -> e +伽马衰变，到未来的XMASS，它也只利用液体氙闪烁来解决罕见事件搜索的雄心勃勃的计划，到时间投影室的类别，如XENON和EXO，它们利用液体氙的闪烁和电离来获得暗物质和无中微子双β衰变，分别，我们预计在未来几年无可匹敌的性能和重要贡献的物理学。
2009-10-26 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the refractive index and attenuation length of liquid xenon for its scintillation light
在一次实验中测量了液体氙对本征闪烁光（178nm）的衰减长度和折射率。得到的衰减长度值为364 ± 18 mm，折射率为1.69 ± 0.02。这两个值都是在170 ± 1 K的温度下测量的。
2003-07-08 physics.ins-det physics.optics
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
Large-Area MPPC with Enhanced VUV Sensitivity for Liquid Xenon Scintillation Detector
为MEG II实验的液氙闪烁探测器研制了一种对真空紫外光敏感的大面积多像素光子计数器。该探测器设计用于探测来自轻子味违反衰变$μ^+ \to \mathrm{e}^+ γ$的52.8MeV光子，并基于具有高颗粒闪烁读出的$900\,\ell$探测器，由4092个VUV-MPPC组成，每个VUV-MPPC的有效面积为$139\,\mathrm{mm}^2$，总共为$0.57\,\mathrm{m}^2$。VUV-MPPC在真空紫外波段对闪烁光的探测效率高达21%，具有较高的增益，较低的光串扰和后脉冲，较低的暗计数率和较好的单光电子分辨率。VUV-MPPC的大有源区是通过串联四个独立的小VUV-MPPC芯片形成的，以避免传感器电容的增加，从而具有短的脉冲衰减时间，这对于高速率实验至关重要。在安装到检测器之前，还在室温下对为LIPE检测器生产的4180 VUV-MPPC进行了性能测试，发现所有VUV-MPPC都能正常工作，只有少数例外。详细介绍了VUV-MPPC的设计和性能，以及在室温下的性能测试结果。
2019-02-05 hep-ex physics.ins-det
A Dual-phase Xenon TPC for Scintillation and Ionisation Yield Measurements in Liquid Xenon
一个小规模的两相（液体/气体）氙时间投影室（Xurich II）已在苏黎世大学设计、建造并投入运行。其主要目的是研究能量低于50 keV的液态氙中粒子相互作用的微观物理，这与使用氙作为靶材料的稀有事件搜索有关。在这里，我们详细描述了检测器，其相关的基础设施，以及为处理和分析数据而开发的信号识别算法。我们提出了新仪器的第一个特征与校准数据从内部83 m-Kr源。零场光产额分别为15.0和14.0光电子/keV，在9.4 keV和32.1 keV，在1 kV/cm的电子漂移场的相应值分别为10.8和7.9光电子/keV。在这些能量下的电荷产率为28和31电子/keV，其中每一个电子提取到气相中的比例闪烁产率为24个光电子，电子寿命为200 $μ$ s。相对能量分辨率，$σ/E$，分别为11.9%和5.8%，在9.4 keV和32.1 keV，使用闪烁和电离信号的线性组合。我们得出结论，在各种电场的电子漂移速度的测量，并比较这些文献值。
2017-12-22 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Secondary Scintillation Yield in Pure Xenon
在室温下工作的气体正比闪烁计数器中，研究了氙的二次闪烁产额与闪烁区电场的关系。一个大面积的雪崩光电二极管用于读出的VUV二次闪烁产生的气体，连同5.9 keV的X射线直接吸收在光电二极管。后者被用作参考，用于确定由闪烁脉冲产生的载流子的数量，从而确定撞击光电二极管的VUV光子的数量。闪烁放大参数的值为140光子/kV。所得结果与室温下用蒙特卡罗模拟和玻尔兹曼计算所预测的结果以及低温下饱和氙蒸气的结果一致，比以前在室温下测得的结果高出一倍左右。
2007-02-16 physics.atom-ph physics.ins-det
Scintillation yield of liquid xenon at room temperature
测量了室温下液体氙的闪烁发光强度。在1 ℃下的闪烁光产额。测量为0.64 +/- 0.02（统计）+/- 0.06（系统）在-100 ℃时，使用所报道的在-100 ℃下的光产率。(46光子/keV），在1度下测量的光输出。相当于29个光子/千电子伏。该结果表明，即使在室温下，液体氙闪烁体也给出高的光产额。
2008-03-19 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
Gamma Ray Spectroscopy with Scintillation Light in Liquid Xenon
由γ射线照射液体氙产生的闪烁光由两个浸没在液体中的Hamamatsu R9288光电倍增管（PMT）检测。UV光反射器材料PTFE用于优化光收集效率。该探测器具有6个光电子/keV（pe/keV）的高光产额，可有效探测Co-57的122 keV γ射线谱线，能量分辨率为（8.8+/-0.6）%（sigma）。对于能量在662 keV和122 keV之间的伽马射线，通过去除仪器波动，从液体氙闪烁光中估计可实现的最佳能量分辨率约为6-8%（sigma）。
2006-08-04 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
Simultaneous reconstruction of scintillation light and ionization charge produced by 511 keV photons in liquid xenon : potential application to PET
为了评估用于正电子发射断层成像的液体氙探测器的性能，我们研究了由511 keV光子在小型原型探测器中产生的闪烁光和电离电荷。用大面积雪崩光电二极管检测闪烁光，而电离电子在漂移高达3 cm后收集在装有低噪声电子器件的阳极上。研究了操作条件作为电场的函数。通过结合闪烁光和电离电荷信号实现了<10%（FWHM）的能量分辨率。研究了闪烁光与电离信号之间的关系。为了优化未来的探测器设计，对波动的来源进行了分析。
2009-06-22 physics.ins-det physics.med-ph
Scintillation of liquid nitrogen
本研究首次测量液氮的闪烁特性，利用符合标记α衰变证明其存在微弱闪烁，并测得相对产额及绝对产额，为暗物质探测等稀有事件搜索的背景评估提供关键数据。
2025-10-26 hep-ex physics.ins-det
The DireXeno Experiment -- Measuring Correlated Scintillation Signatures in Liquid Xenon
我们提出了一种探测器装置，DireXeno（DIFFERENAL氙），旨在测量液体氙闪烁的空间和时间特性，以非常高的精度。闪烁的性质对于暗物质和无中微子双β衰变实验是至关重要的，然而涉及的复杂微观物理限制了理论预测。我们将探讨闪烁发射在光发射中表现出相关性的可能性，如超辐射，这取决于相互作用的类型。闪烁光的这种性质可以为背景抑制以及方向性测量打开新的窗口。我们提出的技术设计和概念驱动它，并证明统计处理将使检测各向异性的光子少至10%。我们展示了调试运行的结果，其中探测器在稳定的条件下运行了44天以上。不同PMT中单个光子的时间分辨率被测量为$\lesssim1.3$ ns FWHM，对应于$\lesssim0.55$ ns（1 $σ$）。
2020-06-01 nucl-ex physics.ins-det
Angular dependence of columnar recombination in high pressure xenon gas using time profile of scintillation emission
氙气中柱状复合的角度依赖性，如果观察到低能核径迹，可以用于方向敏感的暗物质搜索。我们测量了闪烁和电离研究柱状复合5.4 MeV α粒子在高压气体探测器充满8大气压氙。由于复合光子在去激发发射后几个$μ$ s发射，闪烁光子被分离为快和慢分量。快分量不依赖于轨道相对于漂移电场的角度，另一方面，当轨道与电场对齐时，慢分量增加。结果表明，可以从闪烁时间轮廓重建相对于电场的轨迹角。
2018-06-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Liquid xenon in nuclear medicine: state-of-the-art and the PETALO approach
液体氙具有几个有吸引力的特性，这使得它适合于应用于核医学，例如高闪烁产额和快闪烁衰减时间，优于目前使用的晶体。自90年代以来，已经进行了几次尝试来构建基于液体氙的正电子发射断层成像扫描仪，其可以分为两种不同的方法：一方面，检测TPC中的电离电荷，另一方面，用光电倍增管检测闪烁光。PETALO（Positron Emission Tof Apparatus with Liquid XenOn）是一种将液体氙光电池和硅光电倍增器结合起来的新型读出装置。第一次蒙特卡洛调查指出，这项技术将提供一个很好的固有的时间分辨率，这使得有可能测量飞行时间与高效率。此外，液体氙对UV和蓝色波长的透明性打开了利用闪烁和切伦科夫光用于高灵敏度TOF-PET的可能性。
2017-12-15 physics.ins-det
Study of infrared scintillations in gaseous and liquid argon - Part II: light yield and possible applications
我们在这里提出了一个全面的研究在近红外（NIR）和可见光区域，在低温下的气体和液体Ar中产生的初级和次级的光产额。使用盖革模式雪崩光电二极管（GAPD）和脉冲X射线照射进行测量。在87-160 K的范围内，发现气态Ar中快发射组分的初级闪烁产额与温度无关;在690-1000 nm的近红外范围内，它相当于17000+/-3000光子/MeV。在87 K的液态Ar中，快成分的初级闪烁产额大大降低，在400-1000 nm范围内，达到510+/-90photon/MeV。还观察到了气态Ar中的成比例近红外光谱（电致发光）;在160 K时测得其放大参数为每kV每个漂移电子13个光子。在电场高达30 kV/cm的液体Ar中没有观察到成比例的结晶。讨论了近红外光谱在暗物质研究、中微子-核相干散射实验和离子束放射治疗中的应用。
2012-05-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
New Measurement of the Relative Scintillation Efficiency of Xenon Nuclear Recoils Below 10 keV
液态氙是直接暗物质实验中的一种重要探测介质，用于寻找由夸克与弱相互作用粒子弹性散射产生的低能核反冲。现有的两个测量的相对闪烁效率低于20千电子伏的核反冲导致不一致的外推在较低的能量。这导致了不同的能量尺度，从而导致了液体氙暗物质探测器的灵敏度范围。我们报告了一个新的测量的相对闪烁效率低于10千电子伏的液体氙闪烁探测器，优化最大的光收集。该探测器的内表面的95%以上装有光电倍增管，对于122 keV伽马射线，闪烁产率为19.6光电子/keV电子当量。我们发现，5千电子伏的核反冲的相对闪烁效率为0.14，保持恒定的这个值高达10千电子伏。对于更高的能量反冲，我们测量到的值约为20%，与以前报道的数据一致。根据这一新的测量结果，XENON 10实验的自旋无关的WIMP-核子截面的结果（假设相对闪烁效率为0.19），对于质量为100 GeV/c $^2$的WIMP，从$8.8\times10^{-44}$ cm $^2$变为$9.9\times10^{-44}$ cm $^2$，对于质量为30 GeV/c $^2$的WIMP，从$4.4\times10^{-44}$ cm $^2$变为$5.6\times10^{-44}$ cm $^2$。
2010-05-16 astro-ph physics.ins-det
Precision measurements of the scintillation pulse shape for low-energy recoils in liquid xenon
我们目前的测量闪烁脉冲形状的液体氙核反冲（NR）和电子反冲（ER）在0至0.5 kV/cm的电场能量$<$ 15 keV和$<$ 70 keV电子当量，分别。平均脉冲形状由具有两个指数衰减分量的有效模型很好地描述，其中两个衰减时间是拟合参数。我们发现，由于延迟发光的复合过程中的ER的脉冲显着增宽。除了有效模型外，我们还拟合了一个描述零场下ER复合发光的模型，并得到了很好的一致性。我们估计的最佳性能相结合的S2/S1和脉冲形状ER/NR歧视，并表明，即使与2纳秒的时间分辨率，改善S2/S1歧视是边际，使脉冲形状歧视将可能不会是有用的，为未来的双相液体氙实验寻找弹性暗物质反冲相互作用。
2018-05-23 physics.ins-det
NEST: A Comprehensive Model for Scintillation Yield in Liquid Xenon
介绍了一个解释液体氙闪烁产额的综合模型。我们统一了各种定义的功函数丰富的文献中，并纳入所有可用的数据电子反冲闪烁产额。这导致更好地理解电子反冲，并有利于改进核反冲的描述。入射伽马能量范围为O（1 keV）到O（1 MeV）和电场在0和O（10 kV/cm）被纳入这个启发式模型。我们展示了Geant 4实现的结果，但由于该模型有一些自由参数，因此在任何仿真包中的实现都应该很简单。我们使用一个准经验的方法，提高探测器校准和性能验证的目标。该模型将有助于未来探测器的设计和优化。这种模式也很容易推广到其他贵族元素。在本文中，我们奠定了详尽的模拟代码，我们称之为NEST（贵元素模拟技术）的基础。
2011-06-08 physics.ins-det
Ionization and scintillation of nuclear recoils in gaseous xenon
在电致发光时间投影室中同时观测到了氙在14巴压力下的核反冲产生的电离和闪烁。中子从放射性同位素$α$ -Be中子源被用来诱导氙核反冲，并观察到的反冲光谱进行了比较，一个详细的蒙特卡罗采用估计的电离和闪烁产率的核反冲。的能力，区分电子和核反冲使用的比率电离初级闪烁证明。这些结果鼓励进一步研究在气相中使用氙作为暗物质直接探测实验中的探测介质。
2014-09-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Simulation results for a low energy nuclear recoil yields measurement in liquid xenon using the MiX detector
测量液体氙对超低能核反冲事件的闪烁和电离产额对于提高液体氙实验对轻暗物质的灵敏度是必要的。氙上的中子俘获可用于在核去激发期间经由$γ$射线的不对称发射产生能量低于$0.3$ keV $_\text{NR}$的核反冲事件。研究了密歇根氙（MiX）探测器利用中子俘获进行超低能核反冲测量的可行性，MiX探测器是一种小型双相氙时间投影室，经过优化可获得高闪烁增益。模拟的混合X探测器，部分中子慢化剂，和脉冲中子发生器表明，人口的中子俘获事件可以从中子散射事件隔离。此外，通过改变部分中子慢化剂的厚度、中子脉冲宽度和中子脉冲频率来优化MiX探测器中的中子捕获率。
2022-11-07 hep-ex physics.ins-det
Ionization and scintillation response of high-pressure xenon gas to alpha particles
高压氙气在基础物理学和应用物理的各种应用中是一种有吸引力的检测介质。本文研究了10巴气压下氙气的电离和闪烁探测特性。为此，我们使用的α粒子源的NEXT-DEMO时间投影室，大规模的原型的NEXT-100无中微子双β衰变实验，在三个不同的漂移电场配置。我们测量电离电子的漂移速度和纵向扩散，并将我们的结果与基于纯氙上的电子散射截面的预期进行比较。此外，两种类型的测量解决电离和闪烁产率之间的连接进行。一方面，我们观察到，第一次在氙气中，大事件的电离和闪烁信号之间的相关波动，类似于已经观察到的液体氙。另一方面，我们研究了平均闪烁和电离产额的场依赖性。这两种类型的测量可能揭示的机制，电子-离子复合在氙气的高度电离粒子。最后，通过比较NEXT-DEMO中α粒子和电子的响应，我们没有发现α粒子在氙气中产生的初级闪烁光猝灭的证据。
2013-05-21 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Micromegas operation in high pressure xenon: charge and scintillation readout
本文研究了在1 ~ 10巴压力范围内纯氙中工作的Micromegas的工作特性。在每种压力下获得的最大电荷增益近似恒定，大约为4 × 10^2，氙压力高达5 bar，并在此压力以上缓慢下降，在10 bar时略高于10^2。与其他微图案气体倍增器相比，MM在4 bar以上的氙气压力下具有最高增益。对于22.1 keV的X射线，获得的最低能量分辨率随着压力的增加而稳定增加，从1 bar时的12%增加到10 bar时的32%。计算有效闪烁产率，定义为在转换区中产生的每个初级电子通过MM网孔离开的光子数。在1巴的压力下，每个初级电子的产额约为2 × 10^2个光子，在5巴的压力下增加到约6 × 10^2个光子，然后在10巴的压力下再次降低到2 × 10^2个光子。通过合适的光电传感器读出这种闪烁将导致更高的增益，但具有增加的统计波动。
2010-09-15 hep-ph physics.ins-det
Detection of liquid xenon scintillation light with a Silicon Photomultiplier
研究了用硅光电倍增器探测液体氙闪烁光的可行性。SiPM在小体积的纯锂中操作，在-95摄氏度下，用内部Am-241 α源照射。在此温度下，SiPM的增益估计为1.8 × 10^6，偏置电压为52 V。基于设置的几何形状，SiPM的量子效率估计为22%，波长为178 nm。SiPM的低过量噪声因子、高单光电子探测效率和低偏置电压使它们成为液体氙探测器的光电倍增管（PMT）的有吸引力的替代UV光子探测设备，特别是对于需要非常低的能量探测阈值的实验，例如中性伴子暗物质搜索。
2005-01-26 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
Detection capability of Migdal effect for argon and xenon nuclei with position sensitive gaseous detectors
由于迁移效应可以提高直接探测低质量区域暗物质的灵敏度，因此引起了人们的兴趣。尽管米格达尔效应非常重要，但尚未在实验上观察到。用蒙特卡罗模拟研究了中子散射中Migdal效应首次观测的一种现实的实验方法。在这项研究中，潜在的背景率一起研究的事件率的米格达尔效应的中子源。发现填充有氩或氙目标气体的桌面大小的$\sim (30\rm cm )^3$位置敏感气体检测器可以以足够的速率（O（$10^2\sim10^3$）事件/天）检测Migdal效应的特征签名。一个简单的实验装置的模拟结果表明，两个显着的背景源，即本征中子和中子感生γ射线。这些背景率被发现是远远高于中子散射中的Migdal效应。作为这项研究的结果，它的结论是，在中子散射中的Migdal效应的实验观察可以实现一个很好的理解和减少的背景。
2020-09-13 hep-ex physics.ins-det
Wavelength-Resolved Timing of Near-Infrared Scintillation in Gaseous Xenon
Stanford University（斯坦福大学）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）
本研究通过测量气态氙中α粒子在12个波长波段的近红外闪烁时间响应，揭示了快慢分量特性，并利用两步动力学模型及理论计算，识别出离子二聚体跃迁为连续谱发射的主要机制。
2026-10-08 hep-ex physics.chem-ph physics.ins-det
Operation of a 1-Liter-Volume Gaseous Argon Scintillation Counter
我们已经建立了一个气相氩离子化检测器，用于测量小的核反冲能（< 10 keVee）。在本文中，我们描述了探测器对X射线和伽马校准源的响应，包括脉冲形状分析、软件触发、气体含量优化以及信号的能量和位置依赖性。我们比较我们的实验结果与模拟使用5.9千电子伏的X射线源，以及更高能量的伽马源高达1332千电子伏。最后，我们描述的检测器，DAQ，和软件设置优化的测量气态氩中的低能核淬灭因子。这项工作是在美国能源部的主持下由劳伦斯利弗莫尔国家实验室进行的，部分根据合同W-7405-Eng-48，部分根据合同DE-AC 52 - 07 NA 27344。由整个实验室LDRD资助。LLNL-JRNL-415990-草案。
2009-08-22 hep-ex physics.ins-det
Study on degradation of VUV-sensitivity of MPPC for liquid xenon scintillation detector by radiation damage in MEG II experiment
针对MEG II实验液氙探测器中MPPC在高强度μ子束下的VUV灵敏度退化问题，研究发现辐射损伤集中于MPPC表面且热退火可使光子探测效率恢复，为相关探测器的辐射损伤评估与修复提供了依据。
2022-11-17 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
Scintillation-only Based Pulse Shape Discrimination for Nuclear and Electron Recoils in Liquid Xenon
在一个专门的测试设置在神冈天文台，我们研究了脉冲形状歧视（PSD）在液体氙（LXe）的暗物质搜索。PSD在LC 10是基于观察到的闪烁光从电子事件发射的时间比核反冲事件，我们的方法使用了一个简单的比率早期总闪烁光发射在一个单一的闪烁事件。需要50%的核反冲保留效率，我们将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 1.1（stat）\pm 1.2 0.6（sys）\times 10-2，并将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 2.8（stat）\pm 2.5 2.8（sys）\times 10- 2。3，能量在9.6至12 keVee之间，闪烁光产量为20.9 p.e./凯通过掩蔽一些光以将该产率降低至4.6p.e./ keV，相同的方法导致电子事件减少2.4 \pm 0.2（stat）\pm 0.3 0.2（sys）\times 10-1以上较低的能量区域。我们还观察到，在对比核反冲的波动，我们的早期电子事件的总比率大于预期的统计波动。
2011-06-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Reflectance dependence of polytetrafluoroethylene on thickness for xenon scintillation light
许多稀有事件研究，包括暗物质直接探测和无中微子双β衰变实验，都利用聚四氟乙烯（PTFE）反射材料制成的高真空紫外反射表面，以实现探测器的高光收集效率。随着探测器在过去十年中尺寸的增长，对更薄的探测器壁的需求也在增加，而反射率没有显著损失，以减少活性惰性液体周围的死体积、释气和潜在背景。我们报告的实验结果，以测量两个PTFE样品在178 nm附近的波长的反射率对厚度的依赖性。当浸没在液体氙中的圆柱形PTFE容器的厚度在1mm和9.5mm之间变化时，没有观察到反射率的变化。
2017-03-27 physics.ins-det
Low Energy Electronic Recoils and Single Electron Detection with a Liquid Xenon Proportional Scintillation Counter
本文表征了单相液态氙比例闪烁计数器（LXePSC）对低能电子反冲的响应，实现了约1keV电子反冲的高效探测及单电子观测，讨论了其在反应堆中微子探测的潜在应用。
2023-06-19 physics.ins-det
