Status of the DAMIC direct dark matter search experiment
DAMIC实验使用完全耗尽的高电阻率CCD来寻找暗物质粒子。DAMIC CCD的能量阈值$\sim$为50 eV $_{ee}$，具有出色的能量和空间分辨率，非常适合识别和抑制放射性背景，对质量为$<$ 6 GeV/ $c^2$的WIMP具有无与伦比的灵敏度。早期的结果促使了100 g探测器DAMIC 100的建造，目前正在安装在SNOLAB。这篇文章讨论了安装进度，阈值附近的新校准工作，2014年数据的初步结果，以及一年数据采集后物理结果的前景。
2015-12-08 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
The DAMIC dark matter experiment
DAMIC（CCD中的暗物质）实验使用高电阻率的科学级CCD来搜索暗物质。CCD的低电子噪声允许一个前所未有的低能量阈值的几十eV，使其能够检测硅反冲产生的相互作用的低质量WIMP。此外，CCD的高空间分辨率和优异的能量响应导致非常有效的背景识别技术。该实验对质量低于10 GeV/c $^2$的暗物质粒子具有独特的灵敏度。以前的结果已经证明了这项技术的潜力，推动了DAMIC 100的建设，这是一个100克的硅目标探测器，目前正在安装在SNOLAB。在这篇文章中，将讨论CCD的操作模式和独特的成像能力，以及如何利用它们来表征和抑制背景，以及一年的数据采集后的物理结果。
2015-10-07 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Measurement of the bulk radioactive contamination of detector-grade silicon with DAMIC at SNOLAB
我们目前的测量散装放射性污染物的高电阻率硅CCD的DAMIC在SNOLAB实验。我们利用CCD的精细空间分辨率来区分$α$和$β$衰变，并高效地搜索各种放射性同位素序列的空间相关衰变。使用空间相关的$β$衰变，我们测量了$140 \pm 30$ $μ$ Bq/kg的CCD中$^{32}$ Si的散装放射性污染，并将散装$^{210}$ Pb的上限设定为$< 160~μ$ Bq/kg。使用空间相关体$α$衰变的类似分析，我们设定了$^{238}$ U上$< 11$ $μ$ Bq/kg（0.9 ppt）和$^{232}$ Th上$< 7.3$ $μ$ Bq/kg（1.8 ppt）的限值。DAMIC CCD识别和拒绝空间重合背景的能力，特别是来自$^{32}$ Si的能力，对下一代硅基暗物质实验具有重要意义，其中来自$^{32}$ Si衰变的$β$可能是主要背景。这种能力表明CCD技术已经准备好实现千克级暗物质灵敏度。
2021-07-23 hep-ex physics.ins-det
Background Rejection in Highly Pixelated Solid-State Detectors
高度像素化的固态探测器在识别和抑制天然放射性背景方面具有出色的能力。我们提出的背景识别策略的DAMIC实验，采用硅电荷耦合器件寻找暗物质。DAMIC已经证明能够从硅靶中的$^{32}$ Si、$^{238}$ U和$^{232}$ Th衰变链中分离和测量每个$β$发射体的活性。赛琳娜中微子实验将采用类似的策略，该实验将采用混合非晶$^{82}$ Se/CMOS成像器来执行$ββ$衰变和太阳中微子的光谱学。我们提出了建议的实验策略，赛琳娜实现零背景在100吨年的曝光。
2022-12-09 nucl-ex physics.ins-det
Search for low-mass WIMPs in a 0.6 kg day exposure of the DAMIC experiment at SNOLAB
我们目前的结果进行了暗物质搜索与0.6公斤日曝光的DAMIC实验在SNOLAB地下实验室。我们测量的能谱的电离事件在体硅的电荷耦合器件下降到60 eV的电子当量的信号。这些数据与辐射背景一致，并相应地对自旋无关的WIMP-核子弹性散射截面进行了约束。一个区域的参数空间相关的潜在信号从CDMS-II硅实验被排除使用相同的目标为第一次。这一结果表明，在有限的曝光量下获得的潜力，探索低质量的WIMP区域（<10 GeV/ $c^{2}$）的即将到来的DAMIC 100，目前正在安装在SNOLAB的100 g探测器。
2016-11-10 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
First Production of Skipper-CCD Modules for the DAMIC-M Experiment
DAMIC-M 实验完成首批 28 个 skipper-CCD 模块的生产，每个含四个 9 兆像素 CCD，经严格筛选和测试后，将选 26 个（约 350 克）于 2026 年初在 LSM 运行以搜寻亚 GeV 暗物质。
2025-09-08 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS Muon Drift-Tube Chambers at High Background Rates and in Magnetic Fields
ATLAS μ子光谱仪使用漂移管室进行精确跟踪。本文利用欧洲核子研究中心γ辐照装置中的试验束流数据，研究了这些电离室在磁场和高辐射通量条件下的性能。的测量结果进行了比较，加菲尔德漂移室模拟程序提供的详细预测。
2016-04-06 hep-ex physics.ins-det
A time dependent solution for the operation of ion chambers in a high ionization background
本文导出了一个描述电离室内空间电荷在外加电离率N作用下发展的时间依赖解。该解决方案使得能够推导出腔室的操作参数必须满足无饱和操作的公式。该公式包含一个校正因子，以说明电离率N的有限持续时间。
2005-01-17 physics.gen-ph physics.ins-det
MIMAC: MIcro-tpc MAtrix of Chambers for dark matter directional detection
非重子暗物质的定向探测是区分WIMP事件和中子的一种很有前途的搜索策略，中子是暗物质直接探测的最终背景。这种策略需要精确测量的能量下降到几个千电子伏和三维重建的轨道下降到几毫米。MIMAC（MIcro-tpc MAGNETIC的商会）合作在过去几年中开发了一个原始的原型探测器的基础上直接耦合的大型像素化micromegas与一个特殊的开发快速自触发电子显示的可行性，新一代的定向探测器。第一个双室原型已于2012年6月安装在Modane地下实验室。显示了第一个背景事件、增益稳定性和校准。第一个频谱的核反冲显示来自氡子体的三维轨道。
2013-11-04 astro-ph.CO physics.ins-det
A 83Krm Source for Use in Low-background Liquid Xenon Time Projection Chambers
本文报道了一种用于校准低本底两相液体氙探测器的活性炭基Kr-83 m源的测试。通过Rb-83的衰变产生的Kr-83 m原子通过使氙气流过Rb-83源而被引入氙检测器。9.4通过液体氙闪烁和电离探测到衰变83 Krm核的keV和32.1keV跃迁。本文分析了Kr-83 m源的特性，表明它适合于低本底液体氙探测器。Kr-83 m的引入允许在低能量下快速、定期校准低本底惰性液体探测器。
2010-04-29 physics.ins-det
A prototype low-background multiwire proportional chamber for measuring alphas and low-energy betas
研制了一种多丝正比室（MWPC）样机，用于验证利用MWPC径迹读出技术构建放射纯时间投影室的可行性，以检测材料表面的α和β发射污染物，为将来的稀有事件搜寻实验以及其他科学领域提供实验依据。这里描述的设计特征和组装技术的动机是重建α和β轨道，同时有效地拒绝背景所需的位置和能量分辨率。使用$^{55}$ Fe X射线源的测试装置的结果表明，在5.89 keV下具有良好的操作稳定性和15.8%FWHM的接近理想的能量分辨率，气体增益为$\sim$ 10 $^{4}$。
2013-11-25 hep-ex physics.ins-det
Design and performance of an ionisation chamber for the measurement of low alpha-activities
一个新的电离室的α光谱已建成的放射性纯材料的目的，调查长寿命的α衰变。测量利用脉冲形状分析来区分信号和背景事件。本文介绍了该电离室的设计和性能。在1 MeV至9 MeV的能量范围内，每天（$10.9 \pm 0.6$）计数的本底率在30.8天的运行期内实现。本底主要由氡子体产生。
2015-11-04 nucl-ex physics.ins-det
ATLAS Monitored Drift Tube Chambers in E = 11 MeV Neutron Background
通过将由3层3短标准漂移管组成的腔室暴露于中子通量密度高达16 kHz/cm 2、中子能量为E=11 MeV的中子中，研究了快中子对ATLAS μ子漂移探测器的占位率和单管分辨率的影响。具有脉冲形状能力的NE 213中子探测器和校准的BF 3中子探测器提供了对中子通量密度和能量的监测。通过比较有和无中子本底的数据集，测得漂移室对中子的灵敏度为4 × 10 ~（-4）。为了研究宇宙μ介子的轨道，在腔室的上方和下方安装了两个硅条探测器，可以将测量到的漂移半径与参考轨道进行比较。或者，使用三重和法测定单管分离度。有和没有中子辐照的数据之间的比较表明，只有一个边际的分辨率和μ子径迹重建的影响很小。
2009-08-11 hep-ex physics.ins-det
Correlated Single- and Few-Electron Backgrounds Milliseconds after Interactions in Dual-Phase Liquid Xenon Time Projection Chambers
我们的特点是单电子和少数电子背景下观察到的双相液体氙时间投影室的时间尺度大大超过最大漂移时间后的相互作用。这些仪器背景限制了探测器对暗物质和宇宙成因中微子的灵敏度。使用普渡大学的~ 150 g液体氙探测器，我们研究了122 keV $^{57}$ Co康普顿相互作用后产生的这些背景在不同探测器条件下的表现。我们发现，在相互作用后，单电子和少电子信号的速率随时间遵循幂律。我们观察到线性增加的提取字段，并在单电子背景增加漂移场的速率增加。将速率归一化为主要相互作用的测量电离信号，速率随相互作用的深度线性增加。我们测试的假设，红外光子（1550 nm）将刺激和加速电子发射通过光剥离杂质，但发现，即使是1瓦的红外线不能减少这些背景。因此，我们提供了一个表征，可以通知低能量罕见事件搜索的背景模型。
2021-07-12 hep-ex physics.ins-det
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
Optimisation of the Read-out Electronics of Muon Drift-Tube Chambers for Very High Background Rates at HL-LHC and Future Colliders
在ATLAS μ子谱仪中，采用了双漂移管（MDT）腔和sMDT腔（其管径为MDT的一半）来进行μ子径迹的精确重建。sMDT腔室被设计用于在高计数率下操作，这是由于预期用于HL-LHC和未来强子对撞机的中子和伽马背景辐射。现有的MDT读出电子设备使用双极信号整形，这在信号脉冲之后引起相反极性和相同电荷的下冲。在用于sMDT的高计数率和短电子死时间下，信号脉冲堆积在先前背景脉冲的下冲上，导致信号幅度的减小和漂移时间测量中的抖动，并且因此导致漂移管效率和空间分辨率的劣化。为了进一步提高sMDT管的速率能力，可以在读出电子器件中使用基线恢复以抑制堆积效应。研制了一种具有基线恢复功能的分立式双极整形电路，并用于在24 MBq 90 Sr源辐照下读出sMDT管。测量结果显示，在高计数率下，sMDT管的性能得到了显著改善。
2016-03-29 hep-ex physics.ins-det
Performance of the new Readout Electronics for the ATLAS (s)MDT Chambers and Future Colliders at High Background Rates
具有15 mm管直径的小直径漂移管（sMDT）探测器已被证明是未来强子对撞机（如HL-LHC和FCC-hh）实验中精确μ子跟踪探测器的优秀候选者，这些实验需要前所未有的高背景速率能力。sMDT腔室目前正在安装在ATLAS μ子谱仪的内筒层中。sMDT漂移管在μ子检测效率和空间分辨率方面的速率能力受限于读出电子器件的性能。研制了一种用于HL-LHC和未来强子对撞机的新型MDT ASD（放大器-整形器-鉴别器）读出芯片，与旧芯片相比，它具有更快的峰值时间，减少了峰值阈值交叉时间抖动，从而提高了有和没有$γ$背景辐射的时间和空间分辨率。此外，将提出一种通过调整sMDT工作电压来补偿在高$γ$背景命中通量下由于空间电荷引起的气体增益下降的方法。仿真结果表明，在前端电子芯片中添加有源基线恢复电路，以抑制高计数率下的信号堆积效应，进一步导致效率和分辨率的显着提高。在CERN伽马辐照设施（GIF++）中使用sMDT测试箱进行了广泛的测试。室配备了新的读出芯片与改进的脉冲整形和离散读出电路与基线恢复功能进行了测试。
2021-12-09 hep-ex physics.ins-det
Reduction of $^{222}$Rn-induced Backgrounds in a Hermetic Dual-Phase Xenon Time Projection Chamber
$^{222}$ Rn从探测器表面的连续发射导致当前液体氙时间投影室（TPC）搜索暗物质的主要背景。下一代探测器的目标是达到中微子层，如DARWIN。$^{222}$ Rn感应背景可以使用密封TPC来降低，其中敏感目标体积与包含大部分Rn放射表面的检测器的其余部分机械分离。我们提出了一种密封TPC，主要遵循领先的氙气TPC的完善设计，并已成功运行了几个星期。通过按比例放大的结果达到达尔文规模，我们表明，密封TPC的概念可以减少$^{222}$ Rn浓度到所需的水平，即使有不完善的分离的卷。
2022-09-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Effective exploitation of a geyser bubble-chamber equipment as a background-free fast neutron detector
MOSCAB设备是一种间歇泉概念的泡室，最初被认为是用于寻找WIMP形式的暗物质，现在被用来探测快中子。一旦确定了无背景操作条件，使得检测器仅对中子敏感，这在成核所需的中子能量阈值高于约2.5 MeV时发生，则使用AmBe中子源研究检测器对快中子的响应。然后通过蒙特卡罗模拟和后处理产生检测效率函数集，通过实验进行验证并进行讨论。最后，使用的探测器来测量非常弱的n-源在清洁的环境中的快中子活动，以及通过广泛的空气淋浴的中子组件来监测宇宙射线的变化，被认为是。
2021-06-25 hep-ex physics.ins-det
Development of a low-background micro pixel chamber for directional dark matter searches
本文研制了低本底微像素室（LBG$\mu$-PIC），其氡发射率低于现有$\mu$-PIC的1/60，虽存在增益不均匀性但可校正后用于方向性WIMP探测。
2024-03-18 hep-ex physics.ins-det
Resolution and Efficiency of the ATLAS Muon Drift-Tube Chambers at High Background Rates
在欧洲核子研究中心的伽马辐照设施中，在100 GeV μ子束和高达990 Hz/平方厘米的光子辐照率（相当于ATLAS预期的最高本底率的两倍）下，对ATLAS μ子谱仪的精密漂移管室的分辨率和效率进行了测试。硅条探测器望远镜被用作光束中的外部参考。读出电子设备的脉冲高度测量用于执行时间回转校正，这导致平均漂移管分辨率从104微米提高到82微米，而没有照射，并且在最大预期速率下从128微米提高到108微米。测量的漂移管效率与从读出电子器件的死区时间到最大期望速率的期望值一致。
2016-03-31 hep-ex physics.ins-det
Detection chamber for search of low Mass WIMP and solar axions
研制了一个直接探测质量小于10 GeV/c2的WIMP和太阳轴子的电离室。腔室填充有H2 + 3 ppm TMAE（1,5,10巴）或D2 + 3 ppm TMAE的气体混合物。这些气体填充物使得可以抑制电子背景。对于事件的检测，系统GEM+针阳极与倍增系数约为10 E +05的构造。
2016-03-17 physics.ins-det
Dark Matter Search Results from the PICO-60 CF$_3$I Bubble Chamber
新的数据报告从PICO-60暗物质探测器，一个泡室充满了36.8公斤的CF $_3$ I和位于SNOLAB地下实验室的操作。PICO-60是迄今为止用于搜寻暗物质的最大的泡室。在92.8个生存日的分析暴露下，PICO-60显示出与在较小泡室中观察到的相同的出色背景抑制。PICO-60中的α衰变表现出与频率相关的声学量热法，与最近在C $_3$ F $_8$泡室中报道的相似但不相同。PICO-60还观察到大量未知的背景事件，表现出与暗物质信号预期不一致的声学、空间和时序行为。这些行为允许分析剪切以删除所有背景事件，同时保留暴露的$48.2\%$。严格限制弱相互作用的大质量粒子通过自旋相关的质子和自旋无关的过程进行相互作用，并排除了大多数解释的DAMA/LIBRA调制信号作为暗物质与碘核相互作用。
2016-03-03 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Comissioning of TREX-DM, a low background Micromegas-based Time Projection Chamber for low mass WIMP detection
暗物质实验最近将其探测技术集中在低质量WIMP上，这需要使用轻元素和低能量阈值。在这种情况下，我们描述了TREX-DM实验，一个低背景Micromegas为基础的时间投影室的低质量WIMP检测。其主要目标是操作0.3 kg的有源探测质量$\sim$，能量阈值低于0.4 keVee，并且完全由先前选择的放射纯材料构建。这项工作的重点是位于地面实验室的实际装置的调试。初步的背景模型的实验，基于Geant 4模拟和两种歧视的方法：一个保守的μ子/电子和一个基于$^{252}$ Cf源。基于这个模型，TREX-DM可能在寻找低质量WIMP中具有竞争力，特别是，它可能对DAMA/LIBRA提示的WIMP解释敏感。
2015-09-07 hep-ex physics.ins-det
RE3/1 and RE4/1 RPC chambers integration in the inner region of the forward muon spectrometer in the CMS experiment
紧凑型μ子螺线管（CMS）μ子系统的高赝快度（$η$）区域仅由阴极条室覆盖，并且缺乏冗余覆盖，尽管事实上，这是一个具有挑战性的区域μ子在背景和动量分辨率方面。在2022年和2023年的年度年终技术停止期间，将增加两层新的改进电阻板室（iRPC），RE 3/1和RE 4/1，这将完全覆盖端盖中的$1.8 < |η| < 2.4$区域。因此，额外的新腔室将导致在μ子系统内背景最高且磁场最低的困难区域中提高触发和离线重建的效率。扩展的RPC系统将提高μ子触发器的性能和鲁棒性。iRPC腔室的最终设计以及将其集成并安装在CMS μ子系统中的概念已经完成。在本报告中，将介绍在高$|η|$区域CMS μ子系统中实施和安装新iRPC探测器的主要结果。
2019-05-19 physics.ins-det
A Gaseous Time Projection Chamber with Micromegas Readout for Low Radioactive Material Screening
低放射性物质筛选对于稀有事件搜索实验，如无中微子双β衰变和地下实验室中的暗物质搜索，正变得至关重要。气体时间投影室（TPC）可以用于具有大的有效面积和高效率的这种目的。成功地构建了一个具有约20 $\times$ 20 cm $^2$的Micromegas读出平面的气体TPC，用于表面α污染测量。我们的特点是能量分辨率，增益稳定性和跟踪能力与校准源。利用气态TPC的独特径迹相关背景抑制削减，我们已经确定TPC的α背景率为0.13 $\pm$ 0.03 $μ$ Bq/cm $^2$，与领先的商业解决方案相当。
2022-08-05 physics.ins-det
Three dimensional fast tracker for central drift chamber based level 1 trigger system in the Belle II experiment
SuperKEKB加速器上的Belle II探测器有一个在现场可编程门阵列中实现的1级触发器。由于光束的高亮度，需要有效抑制光束诱导背景的触发器。正在开发一种用于使用Belle II中心漂移室探测器响应的1级触发器的三维跟踪算法，以减少记录的光束背景，同时具有感兴趣的物理学的高效率。在本文中，我们描述了三维跟踪触发器，发现和拟合跟踪参数，我们开发的。
2017-11-08 hep-ex physics.ins-det
Micromegas with GEM preamplification for enhanced energy threshold in low-background gaseous time projection chambers
本研究提出带GEM预放大级的Micromegas读出平面结构，经不同规模装置测试验证了其增益提升效果，有望降低暗物质探测实验的能量阈值，提升对低质量WIMPs的探测灵敏度。
2025-05-20 physics.ins-det
Performance of small-diameter muon drift tube chambers with new fast readout ASIC at high background rates
面向未来高本底强子对撞机，本文研制 65 nm CMOS 快速前端芯片并结合 FPGA 自触发读出，测试表明 sMDT 在 1 MHz 下空间分辨率提升达 100 μm。
2024-07-03 hep-ex physics.ins-det
Snowmass 2021 Scintillating Bubble Chambers: Liquid-noble Bubble Chambers for Dark Matter and CE$ν$NS Detection
闪烁气泡室（SBC）协作组正在开发液体惰性泡室，用于低质量（GeV级）暗物质的准无背景探测和低能（MeV级）中微子的相干散射（CE $ν$ NS）。这项技术的第一个物理规模的演示器，一个10公斤的液氩气泡室被称为SBC-LAr 10，现在正在费米实验室调试。该装置将校准本底鉴别能力和过热氩对能量低至100 eV的核反冲的灵敏度。第二个功能相同的探测器，重点是放射纯建设正在建设的SBC的第一个暗物质搜索在SNOLAB。在1 GeV $/c^2$暗物质粒子质量下，该搜索的预计自旋无关灵敏度约为$10^{-43}$ cm $^2$。的可扩展性和背景的歧视权力的液体贵族气泡室使这项技术成为一个令人信服的候选人，为未来的暗物质搜索太阳中微子雾在1 GeV的$/c^2$粒子质量（需要$\sim$吨-年曝光与非中微子背景次主导的太阳CE $ν$ NS信号）和高统计CE $ν$ NS研究在核反应堆。
2022-09-29 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
A Low Background Beta Detection System using a Time Projection Chamber
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出了一种低背景β探测系统，利用时间投影室和模拟优化技术，实现了背景率降低至0.0012 cpm/cm²
2025-12-31 nucl-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
Aging Study on Resistive Plate Chambers of the CMS Muon Detector for HL-LHC
在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）计划中，在未来几年内，瞬时亮度将增加到5 $\times$ 10 $^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，这意味着比名义上的LHC高出五倍。在此期间，目前的CMS电阻板室（RPC）系统将受到高于探测器设计的背景率的影响，这可能会影响探测器的性能并引起老化效应。为了研究目前的RPC系统是否能够在HL-LHC运行期间维持硬本底条件，CERN伽马辐照设施正在进行一项专门的寿命测试，其中一些备用RPC长期暴露于高伽马辐射以模拟HL-LHC运行条件。在寿命测试期间，主要检测器参数作为积分电荷的函数被连续监测。在HL-LHC收集到足够数量的预期综合电荷后，将介绍研究的初步结果。
2020-08-06 physics.ins-det
Direct in-chamber radon-220 (thoron) emanation measurements for rare-event physics experiments
Australian National University（澳大利亚国立大学）；University College London（伦敦大学学院）；Adelaide University（阿德莱德大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
提出一种直接在室内的方法测量220Rn逸散，提升灵敏度达5倍，用于低背景实验。
2026-02-21 nucl-ex physics.ins-det
Deep learning for improved keV-scale recoil identification in high resolution gas time projection chambers
具有方向灵敏度的气体时间投影室（TPC）是暗物质（DM）研究的一个热点。能够重建3D核反冲方向的探测器将对预测的DM反冲的偶极角分布非常敏感，这将明确地建立所声称的DM信号的银河系起源，并提供对太阳中微子背景反冲的强大区分。然而，只有当伽马射线的电子反冲背景能够被充分抑制时，这些优点才能被利用。我们引入了一个基于深度学习的反冲事件分类器，它使用3D卷积神经网络（3DCNN）来识别基于反冲图像的事件种类。我们将3DCNN的电子背景抑制性能与传统的轨道长度判别式以及从最先进的浅层学习方法获得的判别式进行了比较。我们使用反冲电荷分布训练3DCNN分类器，其中电离能范围为0.5-10.5 $\rm keV_{ee}$，在$\rm He$：$\rm CF_4$：$\rm CHF_3$的80：10：10混合物中漂移25 cm。当确定轨道长度和浅学习判别式时，电荷最初被分段到$(100\times 100\times 100)$ $\rmμm^3$仓中，但是对于3DCNN，利用约$(850\times 850\times 850)$ $\rmμm^3$的减少的分段来重新分仓。尽管courser binning相比，使用轨道长度，我们发现，分类事件与3DCNN减少电子背景的一个因素高达1,000，并有效地降低了我们的模拟TPC的能量阈值$30\%$的氟反冲和$50\%$的氦反冲。我们还发现，与浅层…
2022-06-22 physics.ins-det
Large Low Background kTon-Scale Liquid Argon Time Projection Chambers
本文提出在第三或第四个DUNE-like模块中通过控制放射性纯度和修改探测器设计，增强对超新星、太阳中微子及WIMP暗物质的灵敏度，并探索$^{136}$Xe加载的无中微子双β衰变搜索。
2023-01-27 hep-ex physics.ins-det
Measurement of low energy ionization signals from Compton scattering in a CCD dark matter detector
直接寻找低质量暗物质粒子的一个重要背景来源是环境$γ$射线小角度散射的能量沉积。我们报告的详细测量的低能谱从康普顿散射的$γ$射线在体硅的电荷耦合器件（CCD）。测量了60 eV ~ 4 keV的$γ$射线从$^{57}$ Co和$^{241}$ Am放射源产生的电子反冲。所观察到的光谱同意定性与理论预测，并与硅靶的原子结构的特征光谱特征的第一次被准确地测量。一个理论上的动机参数化的数据，描述在低能量的任何入射$γ$ -射线通量的康普顿谱推导。该结果直接适用于基于硅探测器的低质量暗物质直接探测实验的背景估计，特别是对于DAMIC实验，其当前的能量阈值。
2017-06-19 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
A direct test of Auger cascade induced nucleation from heavy element contamination in C$_3$F$_8$ bubble chambers
了解和量化清洁核反冲探测泡室中的γ诱导泡核化背景对基于泡室的暗物质研究至关重要。我们目前的数据证实的假设，大俄歇级联高Z元素，如碘和氙显着增加的C $_3$ F $_8$泡室的伽马射线的响应。这些测试是用一个充满C $_3$ F $_8$ + $\mathcal{O}$（10）ppm氙的小型校准气泡室进行的，表明气泡成核的概率与氙内壳层空位的速率成比例，对于未来在泡室中搜索暗物质所感兴趣的塞茨阈值，达到每个K壳层空位> $10\%$的值。我们还将氩俄歇事件的气泡成核概率的上限，相关的大未来泡室，其中可能包含一些残留的大气氩后，活跃的流体填充。
2022-02-04 physics.ins-det
Dark Matter Search Results from the PICO-60 C$_3$F$_8$ Bubble Chamber
PICO-60暗物质探测器，一个泡室充满了52公斤的C $_3$ F $_8$位于SNOLAB地下实验室的操作报告的新结果。与以前的PICO气泡室一样，PICO-60 C $_3$ F $_8$具有出色的电子反冲和α衰变抑制能力，观察到的多次散射中子率表明每月的单次散射中子背景小于1次。在3.3千电子伏的热力学阈值下，对效率校正后的1167千克-天曝光量进行盲分析，发现没有单散射核反冲候选物，与预测的背景一致。这些结果设置了最严格的直接检测约束，迄今为止在3.4 $\times$ 10 $^{-41}$厘米$^2$的30 GeV的$\thinspace$ c $^{-2}$ WIMP，一个以上的数量级的改进，从以前的PICO结果的WIMP质子自旋相关的横截面。
2017-08-02 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
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
Longevity Study on the CMS Resistive Plate Chambers for HL-LHC
CMS电阻板室（RPC）系统已通过LHC运行10年的认证。在接下来的几年里，在高光度LHC（HL-LHC）阶段，LHC的瞬时光度将比现有的LHC光度增加五倍。这将使本CMS RPC系统经受相对于检测器所设计的背景速率和操作条件高得多的背景速率和操作条件。这些条件可能会影响探测器的性能，并引入不可恢复的老化效应。在CERN γ辐照装置（GIF++）中建立了一个专门的寿命测试，以确定现有RPC探测器在HL-LHC运行期间是否能在硬背景条件下生存。在辐照测试期间，RPC探测器长时间暴露于高伽马辐射，并且探测器主要参数作为积分电荷的函数被监测。基于收集的LH-LHC预期的综合电荷的大部分，辐照试验的结果将被呈现。
2021-11-27 hep-ex physics.ins-det
Optimal operating parameters for next-generation xenon gas time projection chambers
University of Texas at Arlington（阿灵顿德克萨斯大学）
本文研究了下一代GXeTPC探测器的设计参数对实验性能的影响，发现使用富集氙气的探测器在背景率方面优于自然氙气，且通过优化气体添加剂可有效降低扩散，实现背景率低于0.2事件/吨年。
2026-03-17 hep-ex physics.ins-det
Application of recoil-imaging time projection chambers to directional neutron background measurements in the SuperKEKB accelerator tunnel
气体时间投影室（TPC）具有高读出分割，能够重建详细的三维电离分布的核反冲产生的弹性中子散射。使用一个系统的6个紧凑的TPC与像素ASIC读出，充满了70：30的混合物的He：CO $_2$气体，我们分析了第一方向测量的Beam诱导中子背景的隧道区域周围的美女II探测器在SuperKEKB $e^+e^-$对撞机。使用三维反冲跟踪，我们表明，这些TPC能够保持近$100\%$核反冲纯度重建电离能（$E_\text{reco}$）低至5 $\mathrm{keV_\text{ee}}$。使用大样本的模拟$^4$他，$^{12}$ C，和$^{16}$ O反冲轨道，我们发现预测和测量的反冲能谱之间的一致性，在六个TPC中的五个，模拟中子生产机制建模提供了有用的验证。限制这个样本的$^4$他反冲轨道与$E_\text{reco}>40$ $\mathrm{keV_\text{ee}}$，我们证明了轴向角分辨率内$8^{\circ}$，我们介绍了一个程序，在适当的条件下，正确分配矢量方向$91\%$的模拟$^4$他反冲。应用此程序为测量的$^4$ He反冲轨道分配矢量方向，我们观察到观察到的反冲和模拟反冲的角分布之间的一致性，提供了加速器隧道中局部中子“热点”的第一个实验证据。观察到的核反冲率在这些TPC表明，模拟高估了这些热点的中子通量。
2022-07-14 hep-ex physics.ins-det
Layout and Assembly Technique of the GEM Chambers for the Upgrade of the CMS First Muon Endcap Station
CMS最近选择了Triple-GEM探测器技术作为其前向μ子探测器系统升级的一部分，因为GEM探测器在大型强子对撞机（HL-LHC）未来高亮度阶段预期的高辐射环境中提供稳定的操作。在第一步中，GEM腔室（探测器）将安装在$1.6<\left|η\right|<2.2$伪快度区最里面的μ子端盖站，主要是为了控制第二次LHC长周期运行后的1级μ子触发率。这些新的腔室将为$η$ -区域中的μ子系统增加冗余，在该区域中，背景速率高，并且由于CMS磁场而导致的μ子轨迹的弯曲小。已经开发了一种用于这种腔室的新型构造技术，其中箔安装到单个堆叠上，然后均匀地机械拉伸，避免在活性气体体积内使用间隔物和胶水。我们描述了这种GEM腔室的布局，拉伸机制和整体组装技术。
2018-12-11 physics.ins-det
Noise Filtering Algorithm Based on Graph Neural Network for STCF Drift Chamber
针对STCF高亮度背景导致低横动量区域径迹重建效率低且假率高的问题，提出基于图神经网络的噪声滤波算法作为预处理步骤，显著降低假率并保持重建效率。
2025-07-12 hep-ex physics.ins-det
Development and Performance of a Sealed Liquid Xenon Time Projection Chamber
液态氙（LXe）时间投影室（TPC）技术正在探测从亚GeV到几TeV的大范围暗物质质量。为了进一步提高其对亚GeV暗物质的灵敏度，并利用相干弹性中微子-核散射（CEvNS）监测反应堆中微子，需要对单电子/少电子本底率有更多的了解和抑制。在这里，我们报告的设计和性能的密封LXeTPC与石墨烯涂层的熔融石英窗口作为阴极。密封TPC的目的是将液体氙目标体积与检测器容器中的大部分释气材料隔离，从而提高液体氙净化效率并降低杂质诱导的单个/少数电子背景。我们研究了出气率和净化效率使用的数据从密封TPC与一个简单的净化模型。获得了稀土中杂质光电离的单电子信号，并研究了它们与稀土纯度的关系。将石墨烯涂覆的电极上的光电子发射速率与不锈钢的光电子发射速率进行比较，不锈钢是通常用于LPEG 4检测器的电极材料。我们讨论了可能的进一步改进和潜在的应用密封TPC的下一代液体氙实验的暗物质和中微子物理。
2021-01-21 physics.ins-det
Screener3D: a Gaseous Time Projection Chamber for Ultra-low Radioactive Material Screening
在寻找稀有信号的实验中，探测器本身的背景事件是限制搜索灵敏度的一些主要因素。筛选超低放射性探测器材料变得越来越重要。我们建议开发一个气体时间投影室（TPC）与Micromegas读出的无线电筛选。TPC记录从放置在检测器的有效体积中的平坦样品发射的带电粒子的三维轨迹。探测器可以区分事件的起源，并根据轨迹信息识别粒子类型，这显著提高了筛选灵敏度。对于来自样品表面的$α$颗粒，我们观察到我们提出的检测器可以在两天内达到高于100 $μ$ Bq $\cdot$ m $^{-2}$的灵敏度。
2021-12-23 physics.ins-det
Development of an alpha-particle imaging detector based on a low radioactivity micro-time-projection chamber
在寻找暗物质或无中微子双β衰变等稀有事件的实验中，一个重要的问题是减少探测器材料和实验环境的放射性。选择具有低放射性杂质的材料，例如铀和钍链的同位素，需要精确测量表面和本体放射性。针对第一种情况，研制了基于气体微时间投影室的α粒子探测器。在检测器中安装了具有降低的α发射背景的低α μ-PIC。该探测器具有位置灵敏度的优点，可同时对样品的α粒子污染进行成像和测量背景。通过使用α粒子源测量探测器性能。还演示了样品的测量，并讨论了灵敏度。
2019-10-30 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Improved dark matter search results from PICO-2L Run 2
报告了2升PICO-2 L C $_3$ F $_8$泡室第二次运行的新数据，总暴露量为129 $\,$ kg-天，热力学阈值能量为3.3 $\,$ keV。这些数据表明，为控制过热流体中的颗粒污染而采取的措施导致在该泡室的第一次运行中观察到的异常背景事件的缺失。在数据中观察到一个单一的核反冲事件，与预测的中子背景速率和观察到的明确的多气泡中子散射事件的速率一致。该室表现出同样出色的电子反冲和α衰变抑制，如以前报道的。这些数据提供了最严格的直接检测限制弱相互作用大质量粒子（WIMP）质子自旋相关散射迄今为止的WIMP质量$<$ 50 $\,$ GeV/c $^2$。
2016-03-25 astro-ph.CO 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
Proposal of a Geiger-type Single-Phase Liquid Xenon Time Projection Chamber as Potential Detector Technique for Dark Matter Direct Search
以液态氙为靶材料的双相时间投影室是直接寻找暗物质最成功的探测器之一，在过去的几十年里，它使寻找弱相互作用大质量粒子的灵敏度提高了近五个数量级。然而，在下一代暗物质搜索实验（$\sim$ 50吨敏感质量）中，对于双相液体氙时间投影室用作探测器，在达到足够高的漂移电子场强和足够低的背景速率方面，仍然存在很大的挑战。在这里，我们提出了一个单相液体氙时间投影室与探测器的几何形状类似的盖革计数器，作为一个潜在的探测器技术，为未来的暗物质搜索，权衡场的均匀性少孤立的电荷信号。初步的场模拟和信号重建研究表明，这种单相时间投影室在技术上是可行的，并具有足够好的信号重建性能，可用于暗物质的直接搜索。
2021-06-17 hep-ex physics.ins-det
ATLAS monitored drift tube chambers for super-LHC
在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）的高亮度升级之后，ATLAS μ子光谱仪预计将在伽马和中子的背景速率增加10倍的情况下工作。这是具有挑战性的，因为预计光谱仪的动量分辨率为10%。这需要80 μ m的μ子漂移管的单管分辨率。在1000 Hz/cm 2左右的背景速率下，空间电荷效应将导致缓慢和非线性的AR：CO2 = 93：7气体混合物中漂移管空间分辨率的劣化。这是以前的实验研究伽马和低能量中子。几乎没有关于快中子的信息。因此，我们组织我们的研究在以下几个方面：-我们调查了11 MeV中子的ATLAS MDT室的位置分辨率的影响。在4和16 kHz/cm 2之间的通量密度，几乎没有影响的位置分辨率被发现，它降低了只有10 μ m的检测效率只有4*10-4。- 我们研究了惰性气体混合物的牢度和线性的位置漂移时间（r-t）关系。在最大漂移时间减少2倍的情况下，可以使用当前的硬件和电子设备。在我们的实验研究中，我们使用了慕尼黑的宇宙射线设施。两种气体混合物显示出与标准气体几乎相同的位置分辨率。- 对于光谱仪区域的最高背景率，我们促成了新开发的15毫米漂移管的调查。位置分辨率已被测量为0和1400 Hz/cm 2之间的伽马背景率的函数。- 加菲尔德模拟已被执行，以模拟由于伽马辐照的空间电荷效应。结果将提交标准几何形状以及新的15毫米漂移管。
2009-08-18 hep-ex physics.ins-det
PandaX-III: Searching for Neutrinoless Double Beta Decay with High Pressure Gaseous Time Projection Chambers
PandaX-Ⅲ（粒子和天体物理氙实验Ⅲ）实验将在中国锦屏地下实验室Ⅱ（CJPL-Ⅱ）寻找136 μ m的无中子双β衰变（NLDBD）。在实验的第一阶段，高压气体时间投影室（TPC）将包含200 kg、在10 bar下操作的90%的136氚富集气体。Microbulk Micromegas是一种细间距微图案气体探测器，将用于电荷读出，使我们能够以良好的能量和空间分辨率重建NLDBD事件的轨迹。仿真结果表明，该方法具有良好的背景抑制能力和跟踪信息。在本文中，我们将概述PandaX-III的最新进展，包括20 kg原型TPC的数据采集。
2017-10-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Xenon Bubble Chambers for Direct Dark Matter Detection
寻找暗物质是当今最令人兴奋的领域之一。随着更大的探测器被建造以提高其灵敏度，背景减少是一个更具挑战性的问题。为此，提出了一种新型的暗物质探测器，氙泡室，其将液体氙TPC的强度（即逐事件能量分辨率）与泡室的强度（即对电子反冲不敏感）相结合。此外，这将是有史以来第一次暗物质探测器在所有三个探测通道上都是活跃的，氙探测器的电离和闪烁特性，以及过热流体中气泡形成的热量。初步模拟表明，根据阈值，可以实现99.99%到99.9999+ %的区分度，这与目前的许多实验相当或更好。纽约州立大学奥尔巴尼分校正在建造一个原型。原型目前正在进行密封，热和压缩测试。
2016-01-19 astro-ph.IM physics.ins-det
