一种用于硬X射线偏振测量的大面积光学时间投影室，具有低能电子方向成像

用于中能Gamma-Ray偏振测量的对产生望远镜

A Pair Production Telescope for Medium-Energy Gamma-Ray Polarimetry

介绍了用于中能伽玛射线偏振测量的对产生望远镜的科学动机和发展。我们的仪器概念，先进的高能对望远镜（AdEPT），利用三维轨道成像仪，一个低密度的气体时间投影室，以实现角分辨率的两倍对生产运动学限制的因素（70 MeV时约为0.6度），连续灵敏度与Fermi-LAT前端探测器相当（在70 MeV时<3x 10 -6 MeV cm-2 s-1），并且对于10毫拉布源在106秒内的最小可检测偏振小于10%。

2014-04-08astro-ph.IMphysics.ins-det

MIT X射线偏振光束线中X射线探测器的表征

Characterization of X-ray Detectors in the MIT X-ray Polarimetry Beamline

本文表征了MIT X射线偏振光束线中多种探测器，通过对比CCD与sCMOS相机的量子效率和事件图像，为REDSoX偏振计项目提供探测器选型依据。

2024-08-20astro-ph.IM

利用电子-正电子对转换的gamma-ray望远镜：事件发生器、角分辨率和偏振测量

gamma-ray telescopes using conversions to electron-positron pairs: event generators, angular resolution and polarimetry

我们基准测试各种可用的事件发生器在Geant 4和EGS 5在高角分辨率对转换望远镜正在进行的项目。我们比较了从三个末态粒子的几何形状中提取的关键运动学变量的分布。我们验证和使用作为参考的一个确切的发电机，使用全5D差分截面的转换过程。我们特别关注不可测反冲核对角分辨率的影响。我们表明，对于高分辨率的跟踪器，发电机的选择会影响估计的分辨率的望远镜。我们还表明，目前可用的发生器无法准确地描述一个线性偏振光子源。

2017-01-19astro-ph.IMphysics.ins-det

PICO-500泡室对超新星中微子相干弹性散射的灵敏度

Sensitivity of the PICO-500 Bubble Chamber to Supernova Neutrinos Through Coherent Nuclear Elastic Scattering

吨级的直接暗物质搜索实验应该对来自$^8$ B太阳中微子或来自银河系核心坍缩超新星的短暂但强烈的通量的中微子诱导反冲事件敏感。这些低阈值探测器是非常低的反冲能量，为10千电子伏，通过超新星中微子和目标核之间的相干弹性散射沉积敏感。大型过热流体探测器，如PICO-500，一个泡室，最初填充有1吨C $_3$ F $_8$的活性靶，应该看到来自CE $ν$ NS的多泡事件，如果探测器在距离高达10 kpc的超新星中微子爆发期间是活的。本文讨论的条件下，泡室可以作为一个独立的测量在超新星类似SN 1987 A的事件中，目前较少约束的重轻子$ν_x$通道的特殊敏感性。

2018-11-05astro-ph.HEastro-ph.IMastro-ph.SR

HARPO：在MeV-GeV范围内用于gamma-ray偏振测量和高角分辨率天文学的TPC的光束特性

HARPO: beam characterization of a TPC for gamma-ray polarimetry and high angular-resolution astronomy in the MeV-GeV range

时间投影室（TPC）可用于通过将光子转换成e+e-对来测量伽马射线的偏振，其具有在MeV-GeV能量范围内的优异的角度精度和灵敏度。气密性氩偏振仪（HARPO）原型的建立，以证明这一概念。它最近在日本的NewSUBARU设施的偏振光子束中进行了测试。我们提出了这个数据采集运行，它证明了HARPO TPC的出色性能。

2015-03-12astro-ph.IMphysics.ins-det

迈向三维光电子径迹重建的X射线偏振测量未来

The future of X-ray polarimetry towards the 3-Dimensional photoelectron track reconstruction

本文面向下一代X射线偏振探测，基于Geant4模拟和TIMEPIX3三维读出提出光电子径迹重建算法，显著提升2–8 keV尤其2–4 keV波段的调制因子。

2023-09-29astro-ph.IM

用快中子测量的MIMAC低能电子反冲分辨

MIMAC low energy electron-recoil discrimination measured with fast neutrons

MIMAC（MIcro-TPC MATERIAL of Chambers）是一个定向WIMP暗物质探测器项目。直接的暗物质实验需要高水平的电子/反冲鉴别来寻找由WIMP-核弹性散射产生的核反冲。在本文中，我们提出了一个原始的方法，电子事件拒绝的基础上，应用于实验数据采集单色中子场的多元分析。该分析表明，$10^5$抑制功率对于电子/反冲辨别是可达到的。此外，通过蒙特卡罗模拟估计效率，表明在考虑全能量范围的情况下，利用$86.49\pm 0.17$ \%的核反冲效率达到105电子排斥功率，并且在考虑5 keV的低阈值的情况下，利用$94.67\pm0.19$ \%的核反冲效率达到105电子排斥功率。

2016-07-04astro-ph.IMphysics.ins-det

液体氙中低能电子反冲的光和电荷产额的测量

Measurement of light and charge yield of low-energy electronic recoils in liquid xenon

液体氙的光和电荷产额对外加电场和反冲能的依赖关系对于使用液体氙时间投影室的暗物质探测器是重要的。在反冲能量小于10千电子伏时，这种场依赖性的测量很少。在本文中，我们提出了这样的测量结果，使用专门的检测器。反冲能量是通过康普顿符合技术确定的四个漂移场相关的液体氙暗物质探测器：0.19，0.48，1.02，和2.32千伏/厘米。平均反冲能量下降到1千电子伏测量前所未有的精度。我们发现，电荷和光产额是反相关的3 keV以上，和场的依赖性变得可以忽略不计低于6 keV。然而，低于3千电子伏，我们发现一个电荷产量显着高于预期和重建的能量偏离线性。

2016-11-30astro-ph.IMphysics.ins-det

用MIMAC首次探测氡子体反冲径迹

First detection of tracks of radon progeny recoils by MIMAC

MIMAC实验是一个用于定向暗物质搜索的$μ$ -TPC矩阵项目。定向探测是一种基于测量由于太阳系相对于暗物质晕的运动而引起的WIMP通量各向异性的策略。MIMAC计划的主要目的是测量WIMP弹性散射产生的三维核反冲能量和方向。自2012年6月以来，一个双室原型在Modane地下实验室运行。本文首次报道了氡子体产生的核反冲的电离能和三维径迹观测。该测量显示了MIMAC探测器的能力，并为探索低能反冲方向性特征提供了可能性。

2017-06-20astro-ph.IMnucl-exphysics.ins-det

具有$γ\rightarrow e^+e^-$转换的线性旋光法

Linear Polarimetry with $γ\rightarrow e^+e^-$ conversions

$γ$射线由宇宙源通过非热过程发射，产生非偏振光子，例如来自强子相互作用中的$π^0$衰变的光子，或来自同步辐射的线性偏振光子以及这些光子在高能带电粒子上的逆康普顿上移。例如，在MeV能量范围内的偏振测量将提供一个强有力的工具来区分耀变体的“轻子”和“强子”发射模型，但是没有灵敏度超过1，000 MeV的偏振计被送入太空。低$Z$转换望远镜如硅探测器的发展是为了提高角分辨率和100 MeV以下的点状灵敏度。我们已经表明，在均匀的情况下，低密度的有源目标，如气体时间投影室（TPC），单道角分辨率甚至更好，是如此之好，另外，可以执行的入射辐射的线性偏振。我们实际上描述了这种望远镜的原型在光束上的性能。跟踪器中的轨道动量测量将使低质量空间任务中的无热量计、大有效面积望远镜成为可能。一个最佳的无偏的动量估计可以得到，在跟踪器单独的基础上，多重散射的动量依赖性，从贝叶斯分析的卡尔曼滤波器应用到轨道的创新。

2017-11-01astro-ph.HEastro-ph.IMphysics.ins-det

用于伽马射线天文学的时间投影室

Time projection chambers for gamma-ray astronomy

本文提出利用低密度高精度时间投影室（TPC）作为有源靶，以克服高能 photon 探测在方向测量、低能角分辨率及偏振测量方面的困难。

2022-06-17astro-ph.HEastro-ph.IMphysics.ins-det

Canfranc地下实验室的ArDM液态氩时间投影室：一个吨级探测器，用于探测暗物质

The ArDM Liquid Argon Time Projection Chamber at the Canfranc Underground Laboratory: a ton-scale detector for Dark Matter Searches

氩暗物质（ArDM）实验由一个液态氩（LAr）时间投影室（TPC）组成，对假设的弱相互作用大质量粒子（WIMP）在氩靶上散射产生的核反冲敏感。ArDM的活动目标为850公斤，是LAr探索暗物质的重要里程碑。我们目前的实验装置安装在地下的Submartorio Submarteo德Canfranc（LSC），西班牙。我们展示了2015年单相调试运行（ArDM运行I）期间记录的第一批数据，这些数据总体上证实了吨级LAr探测器的良好和稳定性能。

2016-12-19astro-ph.IMhep-exphysics.ins-det

用D-D中子散射运动学对双相贵元素TPC核反冲的低能绝对校准

Proposed low-energy absolute calibration of nuclear recoils in a dual-phase noble element TPC using D-D neutron scattering kinematics

本文提出了一种新的用于标定大型贵元素双相时间投影室中的核反冲的方法，该方法用于在本地星系晕中寻找WIMP暗物质。该技术使用检测器体积内的多个中子相互作用之间的测量散射角来提供目标介质的低能核反冲响应的$\textit{in situ}$测量。这种校准的低能量范围和简化的系统学对于几个领先的暗物质实验的低质量WIMP灵敏度具有特别的意义。讨论了改进这种校准技术的多种策略，包括创建一种新型的准单能272 keV中子源。我们报告的结果，从飞行时间为基础的测量产生的一个阿德尔菲技术公司的中子能谱。DD108中子发生器，确认其适用于拟议的核反冲校准。

2016-08-18astro-ph.IMhep-exphysics.ins-det

利用MIMAC进行暗物质方向探测

Dark Matter directional detection with MIMAC

定向探测是一种很有前途的直接暗物质搜索策略。在银道坐标系中，WIMP事件的核反冲径迹角分布应呈现各向异性。该策略需要测量具有约5 keV的阈值的反冲能量，并且3D反冲跟踪下降到几毫米。MIMAC项目以\textmu -TPC矩阵为基础，包括$CF_4$和$CHF_3$，正在开发中。2012年6月，在LSM（Modane的Souterrain）安装了一个双室原型。对前四个月数据采集的初步分析首次允许观察到来自$\mathrm{^{222}Rn}$子代的反冲。

2013-06-18astro-ph.COastro-ph.IMphysics.ins-det

气体时间投影室中$\rm {CF}_4$散射光薄层电阻的光透射率测量

Optical transmittance measurements of sheet resistors for the $\rm {CF}_4$ scintillating light in a gaseous time-projection chamber

本文介绍了一种可重构$z$坐标的气体时间投影室（TPC），用于低放射性背景下的暗物质探测和$α$粒子成像。如果薄层电阻器具有对可见光的光学透射率，则具有薄层电阻器场笼的TPC显示出检测由轨道产生的电荷和光子的潜力，并且从这些信号之间的时间差确定漂移长度。在该研究中，对于使用$α$ -粒子源的$\rm {CF}_4$气体净化光，薄层电阻器的光学透射率被测量为$24.5\pm0.1_{\rm stat}\pm0.6_{\rm syst}\%$。当$\rm CF_4$气体中存在薄层电阻时，对于5.3 MeV的$α$，观察到光电子数为$\rm\sim20~p.e.$.然后，讨论了在近红外线下，使用多碱阴极光电管和SiPM探测器探测低能径迹时，需要观测到多少光电子。

2022-02-18astro-ph.IMhep-exphysics.ins-det

首次用泡室测定天体物理截面：15 N（α，γ）19 F反应

First determination of an astrophysical cross section with a bubble chamber: the 15N(α,γ)19F reaction

我们设计了一种测量恒星中一些最重要的核反应的技术，我们希望这种技术比以前的实验有相当大的改进。我们采用泡室暗物质搜索实验的想法，发现过热液体对γ射线光致分裂液体核产生的反冲很敏感。新的目标探测器系统的主要优点是由于液体的更高的质量密度，比传统的气体目标的产量增加了六个数量级。此外，该探测器实际上对γ射线束本身不敏感，从而允许其仅探测感兴趣的核反应的产物。利用窄带宽γ射线束对过热靶进行了第一组实验，实验结果验证了该方案的可行性。新的数据成功地描述了一个R-矩阵模型使用公布的共振参数。随着下一代γ射线束设施亮度的提高，在恒星伽莫夫窗中测量热核反应速率将成为可能。

2012-12-31astro-ph.IMnucl-ex

TPC定向探测器中的阴极信号：测量漂移速度的实现和验证

Cathode signal in a TPC directional detector: implementation and validation measuring the drift velocity

低压气态TPC是非常适合的探测器，可以将核反冲的方向与银河系暗物质（DM）晕相关联。事实上，除了提供由于DM粒子在靶气体中的核上的弹性散射而导致的能量沉积的测量之外，它们还允许重建反冲核的轨道。为了排除源自漂移体积内的检测器材料的表面上的放射性衰变的背景事件，正在努力沿着垂直于阴极平面的轴精确地定位漂移体积中的径迹核反冲。在这里，我们报告的实施措施，在阴极上诱导的信号的运动的初级电子朝着阳极在MIMAC室。作为验证，我们进行了所考虑的气体混合物中的电子的漂移速度的独立测量，在时间上将阴极信号与阳极上的电子的到达时间的测量相关联。

2017-11-20astro-ph.IMphysics.ins-det

MIMAC：一个用于定向探测暗物质的微TPC矩阵项目

MIMAC: A micro-tpc matrix project for directional detection of dark matter

非重子暗物质的定向探测是区分WIMP事件和背景事件的一种很有前途的搜索策略。这种策略需要测量的反冲能量下降到几千电子伏和三维重建的轨道下降到几毫米。MIMAC项目，基于微型TPC矩阵，充满CF4和CHF3正在开发中。第一个结果室原型的这个矩阵，低能量核反冲（1H和19F）与单能中子场获得。这种搜索策略的发现潜力说明了一个现实的情况下访问MIMAC。

2011-11-07astro-ph.COastro-ph.IM

利用光学成像和波形读出结合技术进行三维反冲电子重建

Three-dimensional recoil-electron reconstruction using combined optical imaging and waveform readout for electron-tracking Compton cameras

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), National Metrology Institute of Japan (NMIJ)（国家产业技术综合研究所（AIST），日本国家计量院（NMIJ））；Graduate School of Natural Science and Technology, Kanazawa University（金泽大学自然科学技术研究学院）；Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo（东京大学宇宙线研究所）；Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency（日本宇宙航空研究开发机构宇宙科学研究所）

本文提出结合光学图像和波形信号的深度学习方法，用于改进电子跟踪康普顿相机的三维反冲电子方向重建，实现约44度的角分辨能力，优于传统方法。

2026-09-07astro-ph.IMhep-exphysics.ins-det

10-L DMTPC定向暗物质探测器表面运行的第一个暗物质搜索结果

First Dark Matter Search Results from a Surface Run of the 10-L DMTPC Directional Dark Matter Detector

暗物质时间投影室（DMTPC）是一种低压（75 Torr CF 4）10升探测器，能够测量核反冲的矢量方向，目标是定向暗物质探测。在本文中，我们提出了第一个暗物质极限的DMTPC。在80-200 keV反冲能量的分析窗口中，基于35.7克/天的暴露，我们设置了90% CL对于115 GeV/c^2的暗物质粒子质量，自旋相关的WIMP-质子截面的上限为2.0 x 10^{-33} cm^{2}。

2010-12-09astro-ph.IMhep-ex

DMTPC探测器方向灵敏度的测量

Measurement of the directional sensitivity of DMTPC detectors

暗物质时间投影室（DMTPC）是一种方向敏感探测器，设计用于使用光学和电荷读出系统测量低压CF $_4$气体中反冲$^{19}$ F和$^{12}$ C核的方向。在本文中，我们采用测量从两个DMTPC探测器，与30-60欧姆的工作压力，开发和验证的模型的方向响应和性能的这种探测器作为反冲能量的函数。使用我们的模型作为基准，我们制定了必要的规格可扩展的定向探测器的灵敏度与当前一代计数（非定向）实验，只测量反冲能量。假设现有DMTPC探测器的性能，以及对自旋相关WIMP-核截面的电流限制，我们发现，一个10-20公斤尺度的方向敏感探测器能够将核反冲的测量方向与入射暗物质粒子的预测方向相关联，并提供决定性的信息。（3）$σ$）确认来自非定向实验的候选信号确实是由暗物质粒子从目标核的弹性散射引起的。

2017-05-30astro-ph.IMhep-exphysics.ins-det

利用MIMAC进行暗物质方向探测

Dark matter directional detection with MIMAC

MiMac是一个用于直接探测非重子暗物质的气体（He3，CF4）室的微型TPC矩阵项目。径迹和电离能的测量将允许电子反冲的歧视，而访问的径迹的方向性将打开一个独特的方式来区分一个真正的WIMP信号从任何背景。第一个重建轨道的5.9千电子伏的电子作为一个概念的证明。

2009-05-29astro-ph.COastro-ph.IM

DMTPC：一种具有方向灵敏度的暗物质探测器

DMTPC: A dark matter detector with directional sensitivity

通过将核反冲方向与地球在银河系中的运动方向相关联，定向暗物质探测器可以明确地探测到弱相互作用大质量粒子（WIMP），即使在存在背景的情况下。在这里，我们描述的暗物质时间投影室（DMTPC）检测器，TPC充满CF4气体在低压（0.1大气压）。利用该探测器，我们测量了能量低至100 keV的核反冲矢量方向（头尾），角分辨率<15度。为了研究我们的探测器背景，我们在麻省理工学院校园的一个地下室实验室里工作了几个月。我们目前正在新墨西哥州的废物隔离试验工厂设施建造一种新的高放射性纯度探测器，用于地下部署。

2009-07-03astro-ph.COastro-ph.IM

面向CYGNO/INITIUM项目方向性暗物质搜寻的放大与气体混合优化

Optimisation of amplification and gas mixture for directional Dark Matter searches with the CYGNO/INITIUM project

本文围绕CYGNO/INITIUM方向性暗物质探测项目，研究通过优化光产额、引入高电负性气体抑制电子云扩散，并利用统计工具评估方向性探测器在设定WIMP-核子灵敏度极限及区分不同暗物质模型方面的性能。

2025-07-03astro-ph.IMphysics.ins-det

用D-D中子散射运动学对LUX暗物质实验的低能（0.7-74 keV）核反冲校准

Low-energy (0.7-74 keV) nuclear recoil calibration of the LUX dark matter experiment using D-D neutron scattering kinematics

大型地下氙实验（英语：Large Underground Xenon experiment）是一个双相液态氙时间投影室（TPC），位于美国南达科他州的桑福德地下研究设施。在LUX探测器上，利用氘-氘聚变源产生的单能2.45 MeV中子束，对液态氙中的核反冲进行了$\textit{in situ}$标定。使用由活性氙体积内的双散射中子事件定义的测量的散射角，重建来自TPC中的第一中子散射的核反冲能量。我们测量的绝对电荷（$Q_{y}$）和光（$L_{y}$）产额在平均电场为180 V/cm的核反冲能量跨越0.7至74 keV和1.1至74 keV，分别。这种校准的核反冲信号产量将允许液体氙核反冲信号模型的进一步完善，重要的是暗物质搜索，清楚地表明测量的电离和闪烁信号在这种介质中的反冲能量下降到$\mathcal{O}$（1千电子伏）。

2016-10-26astro-ph.IMhep-exphysics.ins-det

HARPO：作为gamma-ray望远镜和偏振计的TPC

HARPO: a TPC as a gamma-ray telescope and polarimeter

气体时间投影室可用于伽马射线天文学，具有优异的角度精度和对微弱源的灵敏度，并通过测量光子转换为$e^+e^-$对来进行偏振测量。我们提出了预期的性能在模拟和最近开发的演示测试在偏振光子束。

2014-07-28astro-ph.IMphysics.ins-det

比较直接探测暗物质的读出策略

Comparing readout strategies to directly detect dark matter

在过去的几十年里，已经开发了几种想法和技术来直接探测来自星系晕的WIMP。所有这些检测策略都有一个共同的目标，即从残余背景中区分出WIMP信号。通过直接探测WIMP，人们可以测量与每个核反冲候选者相关的部分或全部可观测量，例如它们的能量和方向。在这项研究中，我们比较和研究的发现潜力的每一个读出策略，从计数只（泡室）的定向探测器（时间投影室）与1D，2D和3D的灵敏度。使用配置文件的似然分析，我们表明，在一个大的和不可减少的背景污染的情况下，其特征在于类似于预期的WIMP信号的能量分布，方向信息可以提高实验的灵敏度的几个数量级。我们还发现，1d方向检测仅比全3d方向灵敏度低约3倍或10倍（如果我们假设没有感觉识别），如果仅测量事件的能量，则仍提高2倍或更多。

2015-01-22astro-ph.GAastro-ph.IMphysics.ins-det

用DarkSide-50校准液态氩对低能电子和核反冲的电离响应

Calibration of the liquid argon ionization response to low energy electronic and nuclear recoils with DarkSide-50

DarkSide-50已经证明了双相液氩时间投影室在探索GeV/c $^2$质量范围内的WIMP相互作用方面的高潜力。该技术的基础上，通过在气相中的电致发光放大的电离信号的检测，允许探索反冲能量下降到子千电子伏的范围。利用DarkSide-50测量了$\sim$ 180~eV $_{er}$的电子反冲电离产额，利用$^{37}$ Ar和$^{39}$ Ar衰变，并用D-I-mel盒模型外推到少数电离电子。此外，我们提出了一个依赖于模型的测定核反冲的电离响应$\sim$ 500~eV $_{nr}$，有史以来最低的液氩，使用\textit{in situ}中子校准源和外部数据集从中子束实验。

2021-09-15astro-ph.IMhep-exphysics.ins-det

基于GEM的CCD成像时间投影室用于方向性暗物质探测

GEM-based TPC with CCD Imaging for Directional Dark Matter Detection

本文介绍一种基于GEM的高分辨率CCD读出TPC，用于方向性暗物质探测，实现低能电子与核反冲径迹的精确测量和背景甄别。

2016-09-23astro-ph.IMhep-exnucl-ex

定向暗物质探测器D $^3$的研究进展

Recent Progress on D$^3$ -- The Directional Dark Matter Detector

方向敏感的WIMP暗物质搜索可能有助于克服直接暗物质探测实验所面临的挑战。特别是，定向探测器应该能够清楚地区分暗物质信号和背景源。我们正在开发一个定向暗物质探测器（D $^3$）的基础上的气体时间投影室（TPC）使用气体电子倍增器（GEMs）的电荷放大和像素电子读出。这种方法允许在室温探测器中以低能量阈值和低噪声对核反冲进行三维重建。我们提出了一个概述，我们过去和正在进行的工作开发这项技术，包括小型原型的性能测量，以及我们计划未来的工作，构建一个m $^3$ -规模的检测器，以清楚地确定所看到的DAMA，CoGeNT和CRESST-II的信号是否是由于低质量WIMP或背景。

2014-02-01astro-ph.IMhep-exphysics.ins-det