Radiation hardness test of un-doped CsI crystals and Silicon Photomultipliers for the Mu2e calorimeter
Mu 2 e量能器由1400个未掺杂的CsI晶体耦合到排列在两个环形盘中的大面积UV扩展的硅光电倍增器组成。这种热量计必须提供关于能量、时间和位置的精确信息。它还应该足够快，以处理高速率的背景，它必须在高辐射环境中运行和生存。模拟研究估计，在最热的区域，每个晶体将吸收300 Gy的剂量，并将在3年的运行中暴露于6 x 10^{11} n/cm ^2的中子通量。在意大利的CALLIOPE和FNG ENEA设施中，对未掺杂的CsI晶体进行了辐照试验，辐照剂量高达900 Gy，中子注量率高达9 x 10^{11} n/cm ^2。我们研究了辐照后这些晶体的光产额（LY）和纵向响应均匀性（LRU）的变化。电离剂量不修改LRU，而在900 Gy时观察到LY减少20%。类似地，中子通量引起可接受的LY劣化（<15%）。不同类型的SIPMs（两种不同的阵列模型从滨松和FBK之一）的中子辐照试验也进行了通过测量的泄漏电流和电荷响应的变化，以紫外线发光二极管。我们的结论是，在实验中，我们将需要冷却的SIPMS到0 C减少泄漏电流到一个可接受的水平。
2016-06-23 hep-ex physics.ins-det
Development of a CsI:Tl calorimeter subsystem for the All-Sky Medium-Energy Gamma-Ray Observatory (AMEGO)
我们报告了全天空中能伽马射线天文台（AMEGO）的掺铊碘化铯（CsI：Tl）量热仪子系统的发展[1]。CsI：Tl量热计是AMEGO仪器套件的三个主要子系统之一;其他子系统包括双面硅条探测器（DSSD）跟踪器/转换器和碲锌镉（CZT）量热计。与费米伽马射线太空望远镜上的LAT仪器类似，速端量热计由正交分层的CsI：Tl棒组成。与使用PIN光电二极管的LAT不同，CsI：Tl棒两端的闪烁光是用最近开发的大面积硅光电倍增器（SiPM）阵列读出的。目前正在美国航天局APRA方案的资助下，为一个大型空间γ射线观测站开发热量计技术。根据该计划，我们已经设计，建造并正在测试一个由24个CsI：Tl棒（每个尺寸为16.7 mm x 16.7 mm x 100 mm）组成的原型，该原型以hodoscopically排列在四层中，每层六个棒。每个条的末端用SensL ArrayJ quad SiPM读出。信号读出和处理由IDEAS SIPHRA（IDE 3380）ASIC完成。该原型的性能测试是在实验室源和初始波束测试中完成的;未来的测试和表征将在第二次波束测试（2019年）和气球飞行（2020年）期间与NASA-GSFC领导的其他子系统一起完成。我们将讨论最初的校准测试，原型的建设和最新的结果，从实验室和光束测试与模拟/数字电子和SIPHRA DAQ。
2019-01-17 physics.ins-det
The automatic gain-matching in the PIBETA CsI calorimeter
分段电磁量能器用于确定带电粒子和光子的总能量和方向（动量分量）。在选择量热计的分段程度时涉及权衡，因为空间和能量分辨率受到不同的影响。单个探测器数量的增加减少了每个探测器的意外粒子堆积，但引入了与ADC电路和基座变化相关的复杂性，加剧了电子噪声和接地回路的影响，并且需要对多个模拟信号进行求和和区分。此外，由单个电离粒子引发的电磁簇射在几个探测器上传播。这使得需要迭代过程的检测器元件的精确增益匹配复杂化。PIBETA量热计是一个240模块的纯CsI非磁性探测器，用于探测能量范围为5 - 100 MeV的光子和电子。我们提出了计算机控制的，自动的，原位增益匹配的程序，我们开发和常规使用的几个罕见的π介子和μ介子衰变实验与PIBETA探测器。
2008-04-27 physics.ins-det
The Mu2e undoped CsI crystal calorimeter
费米实验室的Mu 2 e实验将寻找带电轻子味在原子场中μ子到电子的违反转换。Mu 2 e探测器由一个跟踪器、一个电磁量能器和一个围绕螺线管的外部系统组成，以否决宇宙射线。量热计在提供以下方面起着重要作用：a）优异的颗粒识别能力; b）快速触发滤波器; c）更容易的跟踪器轨迹重建。位于跟踪器下游的两个圆盘各含有674个纯CsI晶体。每个晶体由两个UV扩展SiPM阵列读出。晶体和SiPM的选择经过全面的测试活动后最终确定。由51个晶体和102个SiPM阵列组成的第一个小规模原型已经在弗拉斯卡蒂的BTF（束测试设施）暴露于电子束。虽然读出电子不是最终的，结果表明，目前的设计能够满足Mu 2 e实验所需的时间和能量分辨率。
2018-02-22 physics.ins-det
Extracting longitudinal shower development information from crystal calorimetry plus tracking
我们提出了一种方法来获得纵向簇射发展信息的纵向未分割的BABAR电磁量能器通过使用跟踪信息。我们的算法利用了良好的三维跟踪分辨率的BABAR，它提供了一个独立的几何约束的淋浴在BABAR晶体量热计测量。我们发现，将导出的纵向簇射发展信息添加到标准粒子识别算法中，显着提高了π介子与电子和μ介子的低动量分离。我们还验证了我们测量的电磁簇射发展的能量依赖性与标准电磁簇射模型的预测一致。
2008-04-11 physics.ins-det
The Mu2e calorimeter: quality assurance of production crystals and SiPMs
Mu2e量热计由两个圆盘组成，每个圆盘包含1348个纯CsI晶体，每个晶体由两个6x6 mm2单片SiPM阵列读出。实验要求已转化为晶体和SiPM的一系列技术规格。质量保证测试，第一个晶体，然后SiPM生产批次，确认性能的预生产样品先前组装在一个量热计原型和电子束测试。生产产量足以在预期时间内制造出所需质量的量热计。
2018-12-19 hep-ex physics.ins-det
A CsI low temperature detector for dark matter search
低温探测器在稀有事件搜索领域有着悠久的成功历史。特别地，蒸发量热计是用于该任务的非常合适的检测器，因为它们提供粒子辨别：同时检测蒸发晶体中的粒子相互作用产生的热和光信号允许识别粒子的性质，因为光产额取决于此。我们调查的性能的两个大CsI（未掺杂）晶体（$\sim$ 122克每）操作的热量计在毫开尔文温度的量热特性和背景抑制能力。此外，我们讨论了这种检测方法的可行性，对未来的暗物质实验的基础上碱金属卤化物晶体，通过双通道检测与活性粒子歧视。
2016-02-29 physics.ins-det
Machine Learning for the Cluster Reconstruction in the CALIFA Calorimeter at R3B
针对R3B实验CALIFA量能器的稀疏击中簇重建问题，研究采用凝聚式聚类等机器学习方法利用多维信息，基于Geant4模拟将重建效率提升逾30%。
2025-06-10 hep-ex physics.ins-det
The Mu2e Calorimeter Final Technical Design Report
自2015年初发布第一版Mu2e TDR以来，Mu2e量热仪系统经历了一长串的更改，以达到其最终设计。这些变化主要是由两个原因造成的：（i）TDR提出的采用日盲雪崩光电二极管（APD）进行BaF 2晶体读出的解决方案与采用硅光电倍增器（SiPM）进行CsI晶体读出的备用方案之间的技术选择已经完成，以及（ii）通道编号，机械系统和读出电子设备在进行最终项目的工程设计时进行了实质性修改。本文件更新了热量计系统的描述，增加了最新的工程图纸和技术进展。
2018-02-18 hep-ex physics.ins-det
The Monitoring System of the End-Cap Calorimeter in the Belle II experiment
Belle II实验目前正在KEK（日本筑波）的SuperKEKB电子-正电子对撞机上进行第二阶段操作。该探测器是KEKB对撞机上Belle实验的升级，它被优化用于研究罕见的B衰变，对标准模型之外的新物理信号也很敏感。电磁量热计（ECL）是基于CsI（Tl）闪烁晶体。它分裂成一个桶和两个环形端盖区域，根据对撞机的非对称设计，后者被命名为向前和向后。CsI（Tl）晶体以可承受的成本提供高光输出，但其产量随温度变化，并且由于对水分的强烈化学亲和力，可能会被湿度永久损坏。然后，每个ECL区域都配备了热敏电阻和湿度探头，以监测环境数据。虽然传感器和布线都继承了原来的百丽设计，ECL监测系统已完全重新设计。在本文中，我们提出了硬件和软件架构部署的2112 CsI（Tl）晶体安排在向前和向后的端盖。单板计算机（SBC）是专为嵌入式应用而设计的。对于传感器读出，已实现了基于具有本地处理能力的24位ADC的数据采集系统，并与SBC接口。EPICS应用程序通过局域网发送数据，用于遥控和显示。
2018-07-01 physics.ins-det
Design, status and test of the Mu2e crystal calorimeter
费米实验室的Mu2e实验寻找带电轻子的味道，在铝核的场中，负μ子到电子的无中微子转换。这样一个过程的动态是很好地模拟了一个两体衰变，导致一个单能电子的能量略低于μ子静止质量（104.967兆电子伏）。本实验的量热计在提供优异的粒子识别能力和在线触发滤波器同时辅助轨迹重构能力方面起着重要作用。基线量热计配置由两个圆盘组成，每个圆盘由两个大面积UV扩展的硅光电倍增器读出的约700个未掺杂的CsI晶体制成。这些晶体符合响应稳定性、高分辨率和抗辐射性的要求。在本文中，我们提出了最终的量热计设计。
2016-07-01 hep-ex physics.ins-det
Radiation Hardness of 30 cm Long CsI(Tl) Crystals
测量了30 cm长的CsI（Tl）闪烁晶体在1 MeV的2、10、35、100和1000 Gy光子剂量下的性能退化。光产额，光产额纵向不均匀性，闪烁衰减时间，能量分辨率和时间分辨率的一组备用晶体从BABAR和Belle实验研究作为这些剂量的函数。此外，一个模型，该模型描述了在光输出损失作为剂量的函数中观察到的平台的吸收中心的浓度与照射的增加。
2016-08-26 hep-ex physics.ins-det
Design, status and perspective of the Mu2e crystal calorimeter
费米实验室的μ 2 e实验将研究铝核场中无中微子$μ\to e$相干转换的带电轻子味破坏过程。Mu 2 e将达到约$2.5\cdot 10^{-17}$的单事件灵敏度，其对应于相对于当前最佳极限的四个数量级的改进。探测器系统由一个吸管跟踪器和一个由未掺杂CsI与硅光电倍增器耦合制成的晶体量热器组成。量热计被设计为可在恶劣的环境中操作，其中约10 krad/年将在最热的区域中输送，并且在1 T磁场的存在下工作。量热计的作用是执行$μ$ /e分离，以抑制模仿信号的宇宙μ子，同时提供高电平触发和在跟踪器中播种轨道搜索。在本文中，我们介绍了量热计的设计和最新的R $\&$ D结果。
2018-04-18 hep-ex physics.ins-det
Assembly and measurements of the Electromagnetic Calorimeter components for "WASA at COSY" setup
这项工作描述了将WASA探测器装置的闪烁体电磁量热器从瑞典乌普萨拉Svedberg实验室的CELSIUS储存环转移到德国Julich研究中心核物理研究所的冷却器同步加速器COSY后的测试。测试使用来自AmBe源的4.4MeV能量的伽马进行。确定CsI（Na）晶体的状态，并提取用于能量校准的增益因子的指示。
2006-06-13 nucl-ex physics.ins-det
Components Qualification for a Possible use in the Mu2e Calorimeter Waveform Digitizers
费米实验室的Mu2e实验寻找在原子核的库仑场中μ子到电子的带电味违反转换。该探测器由一个吸管跟踪器和一个CSI晶体电磁量能器组成，两者都装在一个超导螺线管中。位于低温恒温器内部的前端和数字电子设备都将在1 T磁场下的真空中操作，必须维持来自μ子停止目标的中子和电离粒子的高通量。这些苛刻的实验条件使得量热波形数字化仪的设计具有相当大的挑战性。所有选定的商业设备必须单独进行测试，并在高磁场中进行辐射硬度和操作鉴定。目前，在数字化仪位置的预期粒子通量和光谱还没有完全模拟，我们正在使用初步的粗略估计来选择第一个原型的组件。我们正在使用选定的组件获得鉴定程序的经验，但只有在完成剂量和中子通量模拟时，选择才会冻结。第一次资格竞选的实验结果。
2017-10-05 hep-ex physics.ins-det
Design and status of the Mu2e electromagnetic calorimeter
费米实验室的Mu 2 e实验旨在测量负μ子到电子的无中微子转换，并在三年的数据采集后达到2.5x10^{-17}的单事件灵敏度。在最终状态下产生的单能电子由高精度跟踪器和晶体量热计检测，所有这些都嵌入在由宇宙射线否决系统包围的大型超导螺线管（SD）中。量热计是跟踪器的补充，允许独立的触发和强大的粒子识别，同时播种轨道重建并有助于去除模仿信号的背景轨道。为了满足这些要求，量热计应具有O（5）%的能量分辨率和在100 MeV时优于500 ps的时间分辨率。基线解决方案是由两个BaF 2晶体盘组成的量热计，其由UV扩展、日盲、雪崩光电二极管（APD）读取，其由JPL、Caltech、RMD财团开发。在本文中，热量计的设计，研究与开发研究进行到目前为止，工程的现状进行了描述。一个备份的替代设置由一个纯碘化铯晶体矩阵读取UV扩展滨松MPPC的也提出。
2016-08-08 hep-ex physics.ins-det
Quality Assurance on Un-Doped CsI Crystals for the Mu2e Experiment
Mu 2 e实验正在建造一个由1，348个未掺杂的CsI晶体组成的量热计。每个晶体的尺寸为34 x 34 x 200 mm，并由大面积硅PMT阵列读出。根据物理要求制定了一系列技术指标。生产前的碘化铯晶体从三家公司采购：Amcrys，圣戈班和上海陶瓷研究所。本文报道了晶体闪烁性能的质量保证及其对电离剂量和中子的抗辐射能力。具有30 ns的快速衰减时间和超过100 p.e./ MeV测量的双碱PMT，未掺杂的CsI晶体提供了一个具有成本效益的解决方案的Mu 2 e实验。
2018-02-22 hep-ex physics.ins-det
Photon-Veto Counters at the Outer Edge of the Endcap Calorimeter for the KOTO Experiment
外边缘否决（OEV）计数器子系统的额外光子检测的背景？$K^0_L\rightarrowπ^0ν\barν$衰变位于J-PARC的KOTO实验的端盖CsI量热计的外缘。该子系统由44个不同截面形状的计数器组成。所有计数器都由铅和闪烁体板制成，并通过波长移动光纤读出。本文讨论了真空中重负载（$\sim8$吨/米$^2$）OEV计数器的设计和性能。对于1 MeV的能量沉积，平均光产额和时间分辨率分别为20.9个光电子和1.5ns。虽然在能量分布中没有观察到最小电离粒子的明显峰，但是利用宇宙射线的能量校准方法在监测增益稳定性方面工作良好，精度为百分之几。
2015-05-19 hep-ex physics.ins-det
Pre-Production and Quality Assurance of the Mu2e Calorimeter Silicon Photomultipliers
Mu 2 e电磁量能计必须提供$\sim$ 100 MeV电子的能量、时间和位置的精确信息。它由1348个未掺杂的CsI晶体组成，每个晶体耦合到两个大面积的硅光电倍增器（SiPM）。一个模块化的和定制的SiPM布局组成的3 $\times$ 2阵列的6 $\times$ 6毫米$^2$ UV扩展单片SiPM已开发，以满足Mu 2 e量热计的要求和150个原型的预生产已采购的三个国际公司（滨松，SensL和Advansid）。对第一批光电传感器进行了详细的质量保证过程：已确定每个SiPM阵列的每个单片电池的击穿电压、增益、猝灭时间、暗电流和光子检测效率（PDE）。每个供应商的一个样品已暴露于高达$\sim$ 8.5~ $\times$ ~10 $^{11}$ 1 MeV（Si）当量的中子通量。n/cm $^{2}$，并且已经观察到暗电流的线性增加高达几十mA。为验证平均失效时间（MTTF）是否大于$\sim$ 10 $^{6}$小时，每个供应商的其他5件样品均接受了加速老化。
2017-12-13 hep-ex physics.ins-det
Physics-Constrained Generative Inference of Sub-Crystal Electromagnetic Shower Structure in a Segmented Calorimeter
National Kaohsiung Normal University（国立高雄师范大学）
该研究针对分段量能器有限粒度导致的簇射重建精度限制，提出受物理约束的生成式逆问题求解方法，在KOTO实验量能器上实现了矩残差降低，还提升了未训练量的重建效果，揭示了分段量能器的信息恢复潜力。
2026-08-04 hep-ex physics.ins-det
Longitudinal uniformity, time performance and irradiation test of pure CsI crystals
为了研究BaF 2的替代品，作为Mu 2 e量热计的晶体选择，来自Opto Materials和ISMA生产商的13种纯CsI晶体已经通过确定它们的光产额（LY）和纵向响应均匀性（LRU）进行了表征，当用UV扩展PMT读取时。晶体显示约100 p.e./cm的LY。MeV（~ 150 p.e./ MeV），当用Tyvek包裹并连接到不含（含）光学油脂的PMT时。LRU由平均约为-0.6%/cm的线性斜率很好地表示。光电材料晶体的定时性能，与紫外线扩展MPPC读取，已评估与最小的电离粒子。使用（不使用）光学油脂将光电传感器连接到MPPC时，可实现约330 ps（约440 ps）的时序分辨率。对SICCAS生产的CsI晶体进行了辐照强度的研究。在将其暴露于900 Gy的剂量后，观察到LY降低33%，而LRU保持不变。
2016-06-21 hep-ex physics.ins-det
An approach to study interactions of antineutrons with CsI at a $J/ψ$ factory
针对反中子与CsI相互作用研究缺乏合适源的问题，提出利用BEPCII的$J/ψ$衰变产生反中子、增设CsI靶的实验方案，经蒙特卡罗模拟验证并优化靶厚，可推广至其他重子测量实验。
2023-10-03 hep-ex physics.ins-det
The Mu2e crystal and SiPM calorimeter: construction status
本文介绍费米实验室Mu2e实验所用CsI晶体与SiPM量能器的建造状态，涵盖器件质量控制、抗辐照电子学研发、辐照测试结果及机械结构、组装调试的进展与计划。
2024-01-28 hep-ex physics.ins-det
Mu2e calorimeter readout system
Mu 2 e电磁量能器是由两个由SiPM读出的未掺杂的平行六面体CsI晶体盘制成的。在一个磁盘中有674个晶体，每个晶体由两个SiPM的阵列读出。读出电子学由两种类型的模块组成：1）前端模块承载整形放大器和高压线性调节器;由于一个前端模块与一个SiPM接口，因此整个量热计总共需要2696个模块; 2）波形数字化器提供进一步的放大水平，并且以12- 15的采样频率$200\ \text{M}\text{Hz}$数字化SiPM信号。位ADC分辨率;由于一个电路板数字化从20个SiPM接收的数据，因此总共需要136个电路板。读出系统的工作条件是恶劣的：电离剂量的$20\ \text{krads}$，中子通量的$10^{12}\ \mathrm{n}(1\ \text{MeVeq})/\text{cm}^2$，磁场的$1\ \text{T}$和真空水平的$10^{-4}\ \text{Torr}$。报告的读出系统和鉴定测试的描述。
2019-07-09 hep-ex physics.ins-det
Performance recovery of long CsI(Tl) scintillator crystals with APD-based readout
CALIFA是FAIR的R3B实验的高效率和能量分辨率量热计，用于在散射实验中检测高能光带电粒子和伽马射线，并在FAIR的第0阶段实验期间（2018年至2020年）进行调试。它以分段配置包围反应靶，具有由长CsI（Tl）指状闪烁晶体制成的2432个检测单元。与R3B量热计一样，CALIFA的预期使用寿命为10年，因此必须采取措施确保持久的性能。在本文中，我们提出了一个系统的研究两组6个不同的检测单元的CALIFA探测器经过四年多的操作。在不同的条件下，能量分辨率和光输出产额进行了评估。测试涵盖了第一批组装的探测器单元的老化，并调查了退化探测器单元的恢复程序。观察到的退化的一个可能的原因，指向晶体APD耦合。
2020-03-27 nucl-ex physics.ins-det
Design and status of the Mu2e crystal calorimeter
费米实验室的Mu 2 e实验在铝原子核的场中寻找负μ子到电子的带电轻子味违反（CLFV）转换，具有能量略低于μ子静止质量（104.967 MeV）的单能电子的独特特征。Mu 2 e的目标是将搜索灵敏度相对于先前的实验提高四个数量级。CLFV信号的任何观测都将是新物理学的明确指示。Mu 2 e探测器由跟踪器、电磁量能器和螺线管周围宇宙射线的外部否决器组成。量热计在真空、1 T轴向磁场和恶劣辐射环境中工作时，在提供粒子识别能力、快速在线触发滤波器、径迹重建种子方面发挥着重要作用。量热计的要求是为100 MeV电子提供大的接受度，并在这些能量下达到：（a）时间分辨率优于0.5 ns;（b）能量分辨率< 10%;（c）位置分辨率为1 cm。量热计的设计包括两个磁盘，每个磁盘由674个未掺杂的碘化铯晶体制成，由两个大面积的UV扩展SiPM阵列读取。我们在这里报告的模块-0原型的建设和测试。在弗拉斯卡蒂的束流测试设施中，0号模块暴露于能量范围约为100 MeV的电子束。在正常入射的时间和能量分辨率的初步结果。本文还报道了量热计工程技术方面的讨论。
2018-02-18 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the CALIFA Barrel Calorimeter of the R$^{3}$B Experiment at FAIR
CALIFA是FAIR的R $^{3}$ B实验的高效率和能量分辨率量热计，用于检测逆运动学直接反应中的高能带电粒子和$γ$ -射线。它围绕着反应目标在一个分段配置桶和前端帽件。CALIFA Barrel由1952个CsI（Tl）长形闪烁体晶体制成的探测单元组成，它正在FAIR的第0阶段实验期间投入使用。这里介绍了CALIFA Barrel调试的第一个设置。给出了探测器对$γ$射线的性能测试结果，表明系统达到了设计要求。
2020-03-06 nucl-ex physics.ins-det
CaloCube: a novel calorimeter for high-energy cosmic rays in space
为了将高能宇宙射线的直接观测扩展到PeV区域，需要具有大几何接受度和高能量分辨率的高性能量热计。在对空间任务至关重要的设备总质量的约束下，必须对量热计的几何接受度、粒度和吸收深度进行优化。CaloCube是一种具有立方几何形状的均匀量热计，以最大限度地提高对空间各个方向粒子的敏感性;粒度是通过依赖于小的立方结晶晶体作为活性元素来获得的。研究了不同的膨胀材料。晶体的尺寸和它们之间的间距已经相对于能量分辨率进行了优化。一个原型，CsI（Tl）立方晶体的基础上，已建成和粒子束测试。给出了在CERN用不同束流进行的一些试验结果。
2017-05-23 physics.ins-det
The Mu2e crystal calorimeter
费米实验室的Mu 2 e实验将在铝核$μ^- + Al \to e^- +Al$的场中寻找负μ子到电子的相干、无中微子转换。数据收集计划于二零二一年底开始。这种带电轻子味违反（CLFV）过程的动力学是很好地模拟了一个两体衰变，导致一个单能电子的能量略低于μ子静止质量。如果在三年运行中未观察到任何事件，则Mu 2 e将设置转换率与$\leq 6\ \times\ 10^{-17}$的捕获率% \convrate之间的比值上限（@90 $\%$ C.L.）。R $_{μe} = \frac{μ^- + A(Z,N) \to e^- +A(Z,N)}{μ^- + A(Z,N) \to ν_μ ^- +A(Z-1,N)} $为$\leq 6\ \times\ 10^{-17}$（@90 $\%$ C.L.）。这将提高四个数量级的电流限制相对于以前的最佳实验。Mu 2 e补充并扩展了目前在MEG上对$μ\to e γ$衰变的搜索以及在LHC上对新物理的直接搜索。这种CLFV过程的观测可以作为新物理学超越标准模型的明确证据。鉴于其灵敏度，Mu 2 e将能够以现有或计划中的高能对撞机无法直接搜索的规模探测新物理。为了寻找μ子转换过程，一束非常强的负μ子脉冲束（$\sim 10^{10} μ/$ sec）停在一个非常长的螺线管内的铝靶上，探测器也位于螺线管内。Mu 2 e探测器由吸管跟踪器和CsI…
2018-01-30 hep-ex physics.ins-det
Fluctuation studies and energy reconstruction in a segmented calorimeter
为了更好地理解分段式量热计中电磁簇射的能量估算，我们对CsI中能量范围为1- 100 GeV的电磁簇射进行了详细的Geant 4模拟研究。当在1.99厘米厚的层中取样时，对应于1.08辐射长度，样品中的能量波动显示出随深度显著变化的分布。入射电子和光子的能量分布是相似的，并被发现系统地改变沿簇射，变化不大的初始能量。三个概率分布已被拟合的数据：负二项分布，对数正态分布和高斯分布，没有一个给出了一个很好的拟合在整个淋浴长度。所获得的参数化可能是有用的，在使用的极大似然方法估计的能量。还研究了两种估计能量的方法。一种方法是基于用$Γ$函数拟合单个纵向簇射轮廓，另一种方法是通过利用沉积在最后一层中的能量来校正测量的能量以用于泄漏。我们的模拟表明，最后一层的校正方法适用于光子和电子的1和10 GeV的能量分辨率提高了约2倍。
2006-11-24 physics.ins-det
Performance study of single undoped CsI crystals for the Mu2e experiment
费米实验室的Mu 2 e实验旨在测量违反无中微子μ子到电子转换的带电轻子味。实验的目标是达到2.5 x 10^{-17}的单粒子灵敏度，在三年的运行中将μ子转换率的上限设定为6.7 x 10^{-17}。为此，Mu 2 e探测器被设计用于识别来自μ子转换的电子，并将背景降低到可忽略的水平。它由一个低质量吸管跟踪器和一个纯CsI晶体量热器组成。本文报道了未掺杂CsI单晶的性能。来自许多供应商的晶体已通过测定其光产额（LY）和纵向响应均匀性（LRU）来表征，当用UV扩展PMT读取时，以及当耦合到硅光电倍增器时，其时间分辨率。当用Tyvek包裹并耦合到PMT（无光学油脂）时，晶体显示出约100个光电子/MeV的LY。LRU由平均为0.6%/cm的线性斜率很好地表示。这两种测量都是使用22 Na源进行的。利用最小的电离粒子，MPPC读出的定时性能进行了评估。时间分辨率优于400 ps的实现（在~ 20 MeV）。
2016-02-09 physics.ins-det
The CaloCube calorimeter for high-energy cosmic-ray measurements in space: performance of a large-scale prototype
高能宇宙射线的直接观测，直到PeV能量区域，将越来越依赖于高性能的量热计，其物理性能将主要取决于其几何接受度和能量分辨率。因此，相对于设备的总质量，优化其几何设计、粒度和吸收深度是极其重要的，这是空间任务最重要的约束之一。CaloCube是一种均匀量热计，其基本几何形状是立方和各向同性的，通过用小的立方结晶填充立方体积而获得。通过这种方式，可以检测来自空间各个方向的粒子，从而最大限度地提高接受度。该设计总结了为期三年的研发活动，旨在从宇宙射线空间任务的角度优化和研究量热计的全尺寸性能，并通过建造几个相当大的原型来研究可行的技术设计。用5 × 5 × 18 CsI（Tl）晶体网制成的大尺寸样机已在CERN SPS加速器上进行了高能粒子束实验。在本文中，我们描述了CaloCube的设计，并提出了结果相对于大规模的原型电子的响应。
2021-10-04 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Irradiation study of UV Silicon Photomultipliers for the Mu2e Calorimeter
Mu 2 e量热计由1400个未掺杂的CsI晶体组成，耦合到大面积UV扩展的硅光电倍增器（SiPM），排列在两个环形盘中。这种热量计必须提供关于能量、时间和位置分辨率的精确信息。它还应该足够快，以处理高速率的背景，它必须在高辐射环境中运行和生存。模拟研究估计，在最高辐照区，每个光敏元件将吸收20 krad的剂量，在运行三年后将暴露于5.5 × 10^11n_（1 MeV）/cm ^2的中子注量，其中包括安全系数3。在2015年底，我们完成了Frascati中子发生器（FNG，Frascati，意大利）的辐照活动，测量了来自Hamamatsu的两种不同的16阵列模型的响应，这两种模型的保护窗口和FBK的SiPM不同。2016年，我们分别在Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（HZDR，Dresden，Germany）和ENEA-Casaccia的Calliope伽马辐照设施进行了两次中子和光子辐照活动。随着剂量的增加，漏电流的增量可以忽略不计，并且没有观察到增益变化。另一方面，在中子照射结束时，增益没有显示出大的变化，而泄漏电流增加了约2000倍。在这些条件下，太高的漏电流使得SiPM偏置成问题，因此需要将它们冷却到约0 °C的运行温度。
2017-01-23 physics.ins-det
The new APD-Based Readout of the Crystal Barrel Calorimeter -- An Overview
水晶桶是一个电磁量能器，由1380个CsI（Tl）衰变器组成，目前安装在CBELSA/TAPS实验中，用于检测介子光生衰变产物。水晶桶的读数已经升级，以便将探测器集成到触发器的第一级，并增加其对中性最终状态的灵敏度。新的读出器在前端和双后端使用雪崩光电二极管，并分别针对能量和时间测量进行了优化。基于FPGA的聚类查找器在不到100 ns的时间内处理整个命中模式。APD的一个重要缺点--增益的温度依赖性--通过温度稳定和补偿偏置电压电源来处理。此外，光脉冲发生器系统允许在光束时间期间测量APD的增益。
2023-01-16 nucl-ex physics.ins-det
Development of Dual-Gain SiPM Boards for Extending the Energy Dynamic Range
为解决伽马射线观测的 MeV 间隙问题，本研究开发了双增益 SiPM 板，利用两种单独读出的 SiPM 扩展能量动态范围，并在高能束流测试中验证了其概念。
2023-08-31 astro-ph.IM physics.ins-det
Suppression of Neutron Background using Deep Neural Network and Fourier Frequency Analysis at the KOTO Experiment
Enrico Fermi Institute, University of Chicago（芝加哥大学费米研究所）；National Taiwan University（台湾大学）；Osaka University（大阪大学）；Institute of Particle and Nuclear Studies, High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构粒子核研究所在）
本文提出两种技术区分中子诱导背景事件与光子信号事件，通过深度卷积神经网络和傅里叶频谱分析，有效抑制中子背景，减少因子达5.6×10^5，同时保持K0L→π0νν效率在70%。
2023-09-21 hep-ex physics.ins-det
Study of silicon photomultipliers for the readout of scintillator crystals in the proposed GRIPS γ-ray astronomy mission
高能天文学在未来十年的最高优先事项之一是在硬X射线/软γ射线（10-600 keV）和中能γ射线（0.2-80 MeV）波段进行灵敏的探测。历史上，软和中能γ射线波段的观测一直是使用基于光电倍增管（PMT）读出的无机闪烁器的探测器进行的。这些观测受到传统闪烁体材料（如碘化钠和碘化铯）的能量和时间分辨率不高以及笨重、易碎、高压光电倍增管对任务资源的要求的限制。新的闪烁体材料（如LaBr 3：Ce，L（Y）SO）和新的闪烁光读出装置（如硅光电倍增器）的开发方面的最新技术进展有望大大提高未来基于闪烁体的γ射线望远镜的观测能力，同时保持闪烁体仪器的相对简单性、可靠性、大收集量和低成本。我们目前的初步研究结果的使用硅光电倍增器的热量计模块设计的建议GRIPS天体物理学任务。
2013-02-23 astro-ph.IM physics.ins-det
