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
Near-infrared scintillation of liquid argon: recent results obtained with the NIR facility at Fermilab
经过简短的回顾以前的尝试，观察和测量液氩中的近红外闪烁，我们提出了新的结果与NIR，专用低温恒温器在费米实验室质子组装大楼（PAB）。新的结果给出了信心，近红外线可以作为大型液氩时间投影室中急需的光信号。11页，
2018-03-05 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the scintillation efficiency for nuclear recoils in liquid argon under electric fields up to 3 kV/cm
本文报道了用液氩时间投影室测量几十keV核反冲在电场范围从$0$到$3\ {\rm kV/cm}$的闪烁效率。用$^{252}{\rm Cf}$放射源进行标定。观测到的闪烁和电致发光光谱同时与来自基于Geant 4的蒙特卡罗模拟和NR模型的光谱拟合。从拟合中提取的闪烁效率报告为反冲能量和电场的函数。这一结果可用于探测器的设计和探测WIMP暗物质引起的闪烁和电离信号的实验数据的解释。
2019-08-07 hep-ex physics.ins-det
Scintillation light detection in the long-drift ProtoDUNE-DP liquid argon TPC
ProtoDUNE-DP是一个6x6 x6 m3的液氩时间投影室（LArTPC），于2019-2020年在CERN的中微子平台上运行，作为DUNE远探测器的原型。DUNE是一个用于长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的双站点实验。这些探测器中的光信号对于提供精确的计时能力至关重要。在ProtoDUNE-DP中，宇宙μ子在LArTPC中产生的闪烁光由放置在距离相互作用点7 m处的光电倍增管（PMT）收集。闪烁光的产生和传播过程进行了分析，并与模拟进行了比较，提高了对一些液态氩特性的理解。
2021-06-29 hep-ex physics.ins-det
Impact of xenon doping in the scintillation light in a large liquid-argon TPC
氙掺杂液氩的使用是大型纯液氩TPC的一种有前途的替代方案。掺氙液氩不仅增强了光的产生，减轻了由于杂质而可能造成的抑制，而且增加了闪烁光的波长，扩大了有效的瑞利散射长度，改善了检测均匀性。ProtoDUNE Dual-Phase是一个300吨有效体积的LAr TPC，是深层地下中微子实验（DUNE）的原型，DUNE是一个用于长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的双站点实验。Protodune Dual-Phase在欧洲核子研究中心用纯液态氩和氙掺杂液态氩收集宇宙μ介子数据一年多。将介绍闪烁光中氙的存在的影响及其与纯液氩数据的比较。这些结果是感兴趣的任何未来的大型LAr TPC。
2021-09-13 hep-ex physics.ins-det
Optical fiber read-out for liquid argon scintillation light
在本文中，我们描述了一个光探测器的性能的Ar闪烁光的波长移动（WLS）光纤连接到硅光电倍增管（SiPM）。该装置被认为是用于直接在液态氩（LAr）中操作的高纯锗（HPGe）探测器的反康普顿否决。在一个约800 kg LAr的低温恒温器中测量了不同放射源的本底抑制效率。这项工作是GERDA实验的研发工作的一部分。
2016-06-14 hep-ex physics.ins-det
Measuring Fast Neutrons with Large Liquid Scintillation Detector for Ultra-low Background Experiments
我们开发了一个12升体积的中子探测器，充满了液体闪烁体EJ 301，测量中子在地下实验室，其中暗物质和中微子实验的位置。探测器目标是一个圆柱体，内部涂有反射涂料（95%反射率），可显著增加探测器的光收集。我们演示了几种校准技术，使用点源和宇宙射线μ子的能量高达20兆电子伏的大型液体闪烁探测器。首次使用大型液体闪烁体显示了使用脉冲形状鉴别的中子-伽马分离，其中几个MeV中子到数百个MeV中子。
2013-06-12 hep-ex physics.ins-det
Characterization of water-based liquid scintillator for Cherenkov and scintillation separation
本文介绍了由线性烷基苯（LAB）和2，5-二苯基恶唑（PPO）配制的水基液体闪烁体的闪烁光产额和时间分布的测量。我们发现闪烁光输出与水中液体闪烁体浓度在1 - 10%之间呈线性关系，斜率为127.9 ± 17.0 ph/MeV/浓度，截距值为108.3 ± 51.0 ph/MeV，后者说明浓度小于1%时的非线性。这比从纯液体闪烁体光产额的简单外推所预期的要大。所测得的时间曲线比纯液体闪烁体的时间曲线快，上升时间小于250 ps，瞬发衰减常数在2.1-2.85ns范围内。此外，切伦科夫和闪烁光之间的分离使用宇宙μ子在CHESS实验中为每种配方进行量化，证明了在厘米尺度上的分离的改善。最后，我们简要讨论了大规模探测器的前景。
2020-09-23 hep-ex physics.ins-det
The Effects of Dissolved Methane upon Liquid Argon Scintillation Light
本文报道了溶解甲烷对氩闪烁光影响的测量结果。我们监测的光产量从阿尔法源举行20厘米的低温光电倍增管（PMT）组件作为甲烷注入到一个高纯度的液态氩体积。我们观察到显着抑制的闪烁光产量溶解甲烷在十亿分之十（ppb）的水平。通过检查后期闪烁光时间常数，我们确定这种损失是由吸收过程引起的，并且还看到了甲烷诱导的闪烁淬灭在较高浓度（50-100 ppb）的一些证据。使用第二个PMT组件，我们寻找可见的再发射功能，从溶解的甲烷已报告在气相氩甲烷混合物，我们没有发现任何证据，可见的再发射从液相氩甲烷混合物在10 ppb和0.1%之间的浓度。
2014-01-17 hep-ex physics.ins-det
Near-infrared scintillation of liquid argon
自20世纪70年代以来，人们已经知道稀有气体在光谱的近红外（NIR）区域内发生衰变（0.7 $μ$ m < $λ$ ; < 1.5 $μ$ m）。更有争议的是凝聚惰性气体的近红外光产额问题。我们首先提出的动机使用近红外闪烁液氩探测器，然后简要回顾早期以及最近的努力，最后显示令人鼓舞的初步结果，在费米实验室进行的测试。
2016-03-07 hep-ex physics.ins-det
Dual-Readout Calorimetry with Lead Tungstate Crystals
结果提出的束流测试中，一个小的电磁量能器组成的钨酸铅晶体暴露于50 GeV的电子和π介子。该热量计由DREAM Dual-Readout热量计支持，该热量计使用两种不同的介质测量簇射发展中产生的闪烁和Čerenkov光。来自晶体量热计的信号被非常详细地分析，试图逐个事件地确定这两种类型的光对信号的贡献。这些信息使得消除主要的涨落源成为可能，从而实现强子量热计性能的重要改进。
2007-07-26 physics.ins-det
Using $^{22}$Na and $^{83{\rm m}}$Kr to calibrate and study the properties of scintillation in xenon-doped liquid argon
我们用$^{22}$ Na光源测量了掺氙浓度从165 ppm到10，010 ppm的液氩中闪烁光的性质。详细讨论了掺氙液氩中的能量传递过程，建立了一种新的波形模型，并对平均波形进行了拟合。给出了掺氙液氩中闪烁光子的时间分布和TPB发射的时间分布。氙掺杂的量由质量流量控制器控制，质量流量控制器通过还原气体分析仪校准，以确保氙浓度准确。此外，首次在掺氙液氩探测器中成功地实现了$^{83{\rm m}}$ Kr作为定标源的试验。通过比较$^{22}$ Na和$^{83{\rm m}}$ Kr的光产额，可以得出结论，在41.5 keV至511 keV的范围内，闪烁效率几乎相同。
2020-10-26 hep-ex physics.ins-det
A measurement of the group velocity of scintillation light in liquid argon
在欧洲核子研究中心（CERN）的专用实验装置上首次测量了$λ\sim 128$ ~nm波长的闪烁光在液态氩$v_{g}$中的传播速度。然后使用获得的结果$\frac{1}{v_{g}} = 7.46 \pm 0.08$ ~ns/m来推导VUV区域液态氩的折射率（n）和瑞利散射长度（$\mathcal{L}$）的值。对于$λ= 128$ ~nm，我们发现$n= 1.358 \pm 0.003$和$\mathcal{L}= 99.1 \pm 2.3$ ~cm。这些测量值对各种寻找稀有事件的实验很有意义，比如中微子和暗物质的相互作用。导出量也代表了描述闪烁光在液氩中传播的理论模型的关键信息。
2021-07-29 hep-ex physics.ins-det
Multi-site Event Discrimination in Large Liquid Scintillation Detectors
已经进行了模拟研究，以探索在大规模液体闪烁探测器中区分单站点和多站点能量沉积的能力。已经发现了一种稳健的方法，该方法被预测为导致各种各样的事件类的显著统计分离，提供了一种强有力的工具来区分背景并打破信号提取中的重要简并。这对液体闪烁体从$^{130}$ Te和$^{136}$ Te中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）具有特别相关的影响，其中可以将真实的$0νββ$信号与大多数放射性背景（包括来自宇宙成因产生的放射性背景）以及来自目标同位素的未知伽马线区分开。
2019-07-22 hep-ex physics.ins-det
Scintillation and Ionization Responses of Liquid Xenon to Low Energy Electronic and Nuclear Recoils at Drift Fields from 236 V/cm to 3.93 kV/cm
本文报道了在236 V/cm ~ 3.93 kV/cm的不同漂移场下，利用具有高能量和位置分辨率的三维灵敏液氙时间投影室，对低能电子（约3--7 keV $_{ee}$）和核反冲（约8--20 keV $_{nr}$）在液氙中的闪烁和电离产额的新测量结果。我们测量的信号响应核反冲同意从NEST模型的预测。然而，我们测量的电子反冲电离（闪烁）产额始终高于（低于）从NEST模型约5 e $^-$ /keV $_{ee}$（ph/keV $_{ee}$）在所有扫描的漂移场。新的复合参数的基础上的Mesquas-Imel盒模型来自我们的数据。由于以前缺乏对液态氙中低能电子反冲的闪烁和电离产额的精确测量，我们的新测量提供了迄今为止最好的可用数据，覆盖了与暗物质搜索相关的液态氙探测器在不同漂移场的低能区。
2015-07-14 hep-ex physics.ins-det
Predicting Transport Effects of Scintillation Light Signals in Large-Scale Liquid Argon Detectors
液态氩被用作中微子物理学和暗物质研究的探测介质。近年来，为了扩大闪烁光在液氩时间投影室中微子探测器中的应用，需要发展先进的模拟闪烁光的方法。目前可用的方法往往是令人望而却步的缓慢或不精确的，由于检测器的大小和中微子束相互作用沉积的能量的组合。在这项工作中，我们提出了一个半解析模型来预测氩闪烁光的数量观察到的光探测器的精度优于$10\%$，仅基于闪烁和光探测器之间的相对位置。我们还提供了一种方法来预测这些光子的传播效应占到达时间的分布。此外，我们提出了一个等效模型来预测探测器阴极上存在波长漂移、高反射层的情况下的光子数量及其到达时间。我们提出的方法可以用来模拟光在大型液氩探测器，如DUNE或SBND，也可以应用到其他探测器介质，如液体氙或氙掺杂液氩。
2021-04-05 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the scintillation response of water-based liquid scintillator to alpha particles, and implications for particle identification
本文测量了水基液体闪烁体对α粒子的闪烁光产额和时间分布，并将其用于模拟预测，发现α/β鉴别能力随闪烁体浓度提高，在4吨级10%水基液体闪烁体中可实现90% β接受率下优于80%的α排除率。
2023-11-27 hep-ex physics.ins-det
A comparison between scintillation light Analog and Digital trigger for large volume Liquid Argon Time Projection Chambers
大体积液氩时间投影室（LAr-TPC）被用于中微子物理和稀有事件研究。这些探测器大多利用液态氩的闪烁光作为触发器。可以采用两种不同的方法来为这些检测器提供有效的触发系统，这依赖于对来自光电检测器（如光电倍增管或硅光电倍增器）的信号的模拟或数字处理。每种方法都有各自的优点和缺点，因此混合解决方案的实现可以从这两种方法中受益。为此，一个创新的电子板原型已被设计和提出用于大容量LAr-TPC探测器。
2020-04-10 hep-ex physics.ins-det
Scintillation light detection in the 6-m drift length ProtoDUNE Dual Phase liquid argon TPC
深地下中微子实验（DUNE）是长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的前沿实验。ProtoDUNE-Dual Phase（DP）是一个6x6 x6 m $^3$液氩时间投影室（LArTPC），于2019-2020年在CERN中微子平台上运行，作为DUNE远探测器的原型。在ProtoDUNE-DP中，LArTPC中宇宙μ子产生的闪烁和电致发光由放置在离电离轨道7米远的光电倍增管收集。在本文中，我们提出了性能的ProtoDUNE-DP光子探测系统，比较不同的波长移动技术和使用的氙掺杂LAr作为一个有前途的选择，为未来的大型LArTPC。闪烁光的产生和传播过程进行了分析，并与模拟进行了比较，提高了对液态氩特性的理解。
2021-11-18 hep-ex physics.ins-det
Observation of the Dependence of Scintillation from Nuclear Recoils in Liquid Argon on Drift Field
我们用美国Notre Dame结构与核天体物理研究所生产的低能脉冲窄带中子束辐照双相液氩时间投影室（LAr-TPC），研究了LAr-TPC中反冲核的闪烁光产额。布置液体闪烁计数器以检测和识别LAr-TPC靶中散射的中子并选择反冲核的能量。本文报道了11 keV核反冲产生的液氩闪烁对漂移场的显著依赖性。这一观察结果很重要，因为迄今为止，对稀有液体TPC暗物质搜索灵敏度的估计是基于这样一个假设，即电场对核反冲的光产额只有很小的影响。
2013-12-16 hep-ex physics.ins-det
Scintillation and Ionization Ratio of Liquid Argon for Electronic and Nuclear Recoils at Drift-Fields up to 3 kV/cm
两相氩探测器基于脉冲形状鉴别和电离/闪烁比（S2/S1）在电子反冲和核反冲事件之间具有高鉴别能力。这一特性非常适合于暗物质搜寻建立低本底实验。然而，与氙相比，氩的S2/S1的基本性质并不为人所知。我们报告的S2/S1属性的评估与两相检测器在漂移场为0.2-3.0 kV/cm。最后讨论了S_2/S_1对电子反冲本底的分辨能力。
2018-09-26 hep-ex physics.ins-det
Measurement of Scintillation and Ionization Yield and Scintillation Pulse Shape from Nuclear Recoils in Liquid Argon
利用美国Notre Dame结构与核天体物理研究所的低能脉冲窄谱带中子束辐照双相液氩时间投影室（LAr-TPC），测量了反冲核在液氩中的闪烁和电离产额随外加电场的变化。安排液体闪烁计数器来探测和识别TPC中散射的中子，并选择反冲核的能量。我们报告测量的闪烁产额的核反冲能量从10.3至57.3千电子伏和中值施加的电场从0至970 V/cm。对于电离产率，我们报告测量从16.9至57.3千电子伏和电场从96.4至486 V/cm。我们还报告了闪烁和电离之间的关系，从核反冲，这是类似的闪烁和电离之间的关系，从电子反冲的观察。假设从$^{83m}$ Kr内转换电子到激子和离子对的能量损失分配与从$^{207}$ Bi转换电子到激子和离子对的能量损失分配相当，我们得到了在16.9 - 57.3 keV核反冲产生的激子（$N_{ex}$）和离子对（$N_i$）的数目及其比率（$N_{ex}/N_i$）。由于柱状复合，在LAr-TPC信号的方向敏感性参数的启发，平行和垂直于所施加的电场的反冲的光和电荷产率的比较首次提出。
2015-05-27 hep-ex physics.ins-det
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 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
Observation of primary scintillations in the visible range in liquid argon doped with methane
基于含氢原子的液体闪烁体的中子否决探测器是任何地下暗物质搜索实验的组成部分。到目前为止，液态烃的易燃混合物被用作这种探测器中的液体闪烁体。一种安全的替代品可能是基于掺有甲烷的液态氩的液体闪烁体。在本工作中，我们研究了纯液氩及其与甲烷的混合物（CH_4含量从100 ppm到5%）中的初级精馏。在可见光和近红外范围内，在掺甲烷的液氩中首次观察到了初级的光散射，并测量了它们的相对光产额随甲烷含量的变化。
2020-04-28 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Calorimetry for low-energy electrons using charge and light in liquid argon
在液态氩时间投影室（LArTPC）中对5-50 MeV电子进行精确的量热重建，将使DUNE中的天体物理中微子研究成为可能，并能提高振荡分析的物理范围。液态氩闪烁光有潜力改善能量重建的低能量电子在基于电荷的测量单独。在这里，我们展示了光增强量热法的低能量电子在单相LArTPC使用的样品米歇尔电子从衰变停止宇宙μ子在费米实验室的LArIAT实验。米歇尔电子能谱重建使用传统的基于电荷的方法，以及一个更全面的方法，包括电荷和光。一个最大似然拟合，使用LArIAT的良好调整的模拟，结合这些数量，以实现最佳的能量分辨率。孤立电子的样本进行模拟，以更好地确定预期的天体物理电子中微子带电电流相互作用的最终状态的能量分辨率。在LArIAT中，具有非常低的线噪声和18 pe/MeV的平均光产额，实现了$σ/E \simeq 9.3\%/\sqrt{E} \oplus 1.3\%$的能量分辨率。然后生成具有不同线噪声水平和光产率的样品，以测量光增强量热法在较大LArTPC中的影响。例如，在S/N $\simeq$ 30的电荷读出信噪比下，对于10 pe/MeV、20 pe/MeV和100 pe/MeV的平均光产额，对于低于40 MeV的电子的能量分辨率分别比仅电荷量热法提高了$\approx$ 10%、$\approx$ 20%和$\approx$ 40%。
2020-01-22 hep-ex physics.ins-det
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
Properties of Liquid Argon Scintillation Light Emission
液态氩由于其优异的电荷产额和输运特性以及作为闪烁体而被用作各种中微子和暗物质实验的活性介质。在127 nm附近的10 nm窄谱带内发射出液态氩闪烁光子，其特征时间分布由激发态Ar $_2^*$的最低单重态和三重态衰变到离解基态的两个分量组成。提出了一个模型，该模型考虑了通过与其他三重态的自相互作用或通过与分子Ar $_2^+$离子的相互作用的长寿命的三重态的猝灭。该模型预测的闪烁信号的时间分布和依赖于外部电场的强度和沉积的能量的密度，如果未淬灭的快速和缓慢的组件的相对丰度是已知的。该模型成功地解释了实验观察到的慢分量的特征时间对所施加的电场的强度和增加的光子产额的液体氩掺杂少量的氙（在ppm水平）的依赖性。该模型还预测了电子和核反冲的脉冲形状参数$_{prompt}$对反冲能量的依赖关系以及核反冲在液氩中的相对光产额$\mathcal{L}_{eff}$的行为
2020-12-11 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
A Novel Use of Light Guides and Wavelength Shifting Plates for the Detection of Scintillation Photons in Large Liquid Argon Detectors
当带电粒子穿过大型液态氩探测器时产生的闪烁光为弱相互作用粒子的研究提供了有价值的信息。本文使用实验室测量和宇宙射线数据从布兰奇杜瓦设施在费米实验室的特点的效率，在印第安纳大学开发的光子探测器技术的单相远探测器的DUNE。该技术的效率被发现是0.48%，在读出端时，检测器组件的特征与实验室测量。利用宇宙射线轨迹对效率的第二次测定与实验室测定结果相当一致。这两个效率测定的一致性支持最小电离μ子在穿过LAr体积时产生${\mathcal N}_{phot} = 40,000$光子/MeV的结果。
2018-07-03 hep-ex physics.ins-det
A Measurement of the Absorption of Liquid Argon Scintillation Light by Dissolved Nitrogen at the Part-Per-Million Level
我们报告的闪烁光的吸收长度的测量，由于溶解氮在百万分之一（ppm）的水平。我们将受控量的氮气注入到高纯度的液态氩中，并监测来自α源的光输出。源被放置在离低温光电倍增管组件不同的距离处。通过比较每个位置的光输出，我们提取了氮的吸收截面。我们发现，氮吸收氩闪烁光的强度为$(1.51\pm 0.15)\times10^{-4} \;\mathrm{cm^{-1} ppm^{-1}}$，相应的吸收截面为$(7.14 \pm 0.74)\times10^{-21}\;\mathrm{cm^{2} molecule^{-1}}$。我们得到的吸收长度和氮浓度之间的关系在0至50 ppm的范围内，并讨论了未来的大型液氩时间投影室（LArTPC）探测器的设计和数据分析的影响。我们的研究结果表明，对于当前一代的LArTPC，其中的浓度为百万分之二的氮是预期的，由于氮的衰减长度将是$30 \pm 3$米。
2013-08-09 hep-ex 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
Cherenkov and Scintillation Separation in Water-Based Liquid Scintillator using an LAPPD
本文描述了水基液体闪烁器（WbLS）的测量，演示了使用大面积皮秒光电探测器（LAPPD）的快速定时响应分离切伦科夫和闪烁成分。此外，三个WbLS混合物的时间曲线，定义的相对分数的闪烁化合物，其特征在于，具有提高的灵敏度闪烁上升时间。使用LAPPD和传统的光电倍增管（PMT）进行测量。所有样品都以有效分辨率O（100 ps）测量，这允许通过单独选择光子的到达时间来分离切伦科夫和闪烁光（此后称为C/S分离）。所选光子的切伦科夫纯度在所有情况下都大于60%，其中对于含有1%闪烁体的样品实现大于80%。这是第一次展示合成低光产额光放大器的能力，其中WbLS是典型的例子，具有快速光电探测器，其中LAPPD是新兴的领导者，并对未来的中型和大型探测器有直接的影响，如Theia，ANNIE和AIT/NEO。
2021-10-25 hep-ex physics.ins-det
Thermalization Calorimetry: A simple method for investigating glass transition and crystallization of supercooled liquids
我们提出了一种简单的方法，快速和廉价的热分析过冷玻璃形成液体。这种“热化量热法”技术是基于在加热或冷却样品期间监测温度及其变化率，对于该样品，热功率输入来自通过绝缘材料的热传导，即，与样品与周围环境的温差成正比。所监测的信号反映了样品的比热，并且对放热和吸热过程敏感。该技术可用于研究过冷液体及其结晶，例如，用于定位玻璃化转变和熔点，以及用于研究抗结晶的稳定性和估计在玻璃化转变时固相和液相之间比热的相对变化。
2016-07-11 cond-mat.soft physics.ed-ph 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
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
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
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
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
Cherenkov and Scintillation Light Separation in Organic Liquid Scintillators
Cherenkov /闪烁分离实验（CHESS）已被用于证明Cherenkov和闪烁光在线性烷基苯（LAB）和具有2g/L PPO作为荧光剂的LAB（LAB/PPO）中的分离。这是第一次对更具挑战性的LAB/PPO混合物进行此类演示，并改进了LAB的先前结果。338 +/- 12 ps FWHM的时间分辨率导致在LAB/PPO中识别切伦科夫光子的效率对于基于时间和基于电荷的分离分别为70 +/- 3%和63 +/- 8%，闪烁污染为36 +/- 5%和38 +/-4%。LAB/PPO数据与0.75 +/- 0.25 ns的上升时间一致。
2017-12-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Properties for liquid argon scintillation for dark matter searches
本文对5 ~ 250 keV能量的反冲氩离子在液氩中的闪烁产额进行了评价，以用于直接寻找暗物质。用Lindhard理论估计核猝灭。基于双激子扩散反应机制的理论模型进行电子（闪烁）淬灭。电子LET（线性能量转移）进行评估，并用于获得由于反冲Ar离子的初始轨道结构。结果进行了比较，从中子的核反冲的实验值。讨论了闪烁和电离在电场中的行为。带着辐射物理学和化学的笔记来搜索暗物质。
2019-03-14 physics.ins-det
Molecular structure, electric property, and scintillation and quenching of liquid scintillators
Tsinghua University（清华大学）；Department of Engineering Physics, Tsinghua University（清华大学工程物理系）；Center for High Energy Physics, Tsinghua University（清华大学高能物理中心）；Key Laboratory of Particle & Radiation Imaging (Tsinghua University), Ministry of Education（教育部粒子与辐射成像重点实验室（清华大学））
本文研究了双组分液态闪烁体的发光机制，发现极性基团和高介电常数会导致淬灭，通过测量TeBD的介电常数揭示了其淬灭原因。
2026-04-24 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
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
Discriminating cosmic muons and radioactivity using a liquid scintillation fiber detector
在中微子物理学或稀有事件研究的地下实验中，宇宙μ子造成的背景贡献很大，因此必须加以识别和排除。我们提出并优化了一种新的探测器，该探测器采用液体闪烁体和波长移动光纤，可用作宇宙μ子背景抑制的否决探测器。样机研究表明，该探测器具有良好的性能，能够区分μ子感生信号和环境辐射背景。它的μ子探测效率大于98 $\%$，平均58个光电子（p.e.）当μ介子通过探测器时被收集。为了优化设计和提高光的收集，对涂层材料的反射率进行了详细的研究。一个蒙特卡罗模拟的检测器已经开发和进行比较的测量数据和模拟结果之间显示出良好的协议。
2017-03-06 hep-ex physics.ins-det
Scintillation Light from Cosmic-Ray Muons in Liquid Argon
本文报道了直接测量宇宙线μ子通过液氩时的时间分辨闪烁信号的实验结果。这些μ子产生的闪烁光对中微子实验和暗物质研究中弱相互作用粒子的研究具有重要价值。实验是在费米实验室的TallBo杜瓦瓶设施中进行的，使用的是为深层地下中微子实验开发的原型光导探测器和电子设备。提出了两种闪烁光时间结构的模型：唯象模型和复合模型。这两种模型发现$τ_{\text{T}} = 1.52$ $μ$ s的Ar $_2^*$三重态的衰变时间常数。这些模型还表明，“早期”的光部分的现象学模型，$F_{\text{E}}\approx 25\%$的信号，与总的光从单重态衰变的识别是低估。单线态光的总分数是$F_{\text{S}} \approx 36\%$，其中超过$F_{\text{E}}$的增加来自波长移位器通过具有长衰减常数的过程发射的单线态光。该模型还用于计算实验粒子识别参数$F_{\text{prompt}}$，即与总记录波形中的光相比，在触发后的短时间窗口中进入的光的分数。该模型再现相当好的典型的实验值$\sim0.3$发现暗物质和双$β$衰变实验，这表明该参数提供了一个强大的度量更严重的电离粒子的歧视电子和μ子。
2016-02-25 hep-ex physics.ins-det
Pulse-shape discrimination of scintillation from alpha and beta particles with liquid scintillator and Geiger-mode multipixel avalanche diodes
本文介绍盖革模式多像元雪崩二极管（GMAPD）在有机液体闪烁体α-β光谱中脉冲形状鉴别的成功应用。在放射性同位素的发射中的α和β成分的有效的歧视是实现了α能量高于0.3兆电子伏。闪烁探测器的超紧凑设计有助于有效抑制宇宙射线和环境辐射背景。这种方法允许构造用于在各种环境条件下监测放射性污染的手持式坚固装置。
2011-06-23 hep-ex nucl-ex 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
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
Measurement of scintillation efficiency for nuclear recoils in liquid argon
在10 ~ 250 keVr范围内，测量了核反冲与电子反冲产生的液氩闪烁光产额随反冲能量的变化关系。闪烁效率定义为核反冲闪烁响应与电子反冲响应的比值，在20 keVr以上为0.25 \pm 0.01 + 0.01（相关）。
2012-05-08 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
The increase of the light collection from scintillation strip with hole for WLS fiber using various types of fillers
测量具有放置在板中的纵向孔中的WLS纤维的挤出闪烁体条样品的光收集。这些孔用各种液体填充物填充。测量是在宇宙μ子的照射下进行的。设计并成功地试验了在内置WLS纤维的条形孔中泵入粘度大于10 Pa·s的液体填料的方法。
2016-04-08 hep-ex physics.ins-det
Enhancing DUNE Physics Sensitivity with Light and Charge Calorimetry
本研究探索光量热法与电荷量热法在DUNE中的互补性，发现二者结合能更快达到5σ发现潜力，提升CP破坏和质量层级测量灵敏度。
2025-07-09 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Cherenkov and Scintillation Light Separation Using Wavelength in LAB Based Liquid Scintillator
近年来，线性烷基苯（LAB）已被用作大型闪烁探测器（如大亚湾和SNO+）中PPO的溶剂。该组合物具有光产额高、材料相容性好、脉冲波形分辨能力强等优点。当带电粒子通过LAB+PPO时，会产生切伦科夫光和闪烁光。将切伦科夫与闪烁光分离将允许在未来的大规模探测器（如THEIA）中进行广泛的物理学研究，方法是允许用切伦科夫光进行方向重建，同时保留闪烁体探测器的高光产率和良好的粒子ID。在本文中，我们研究的歧视切伦科夫和闪烁光使用一组带通和分色过滤器。原则上，切伦科夫光发射在波长上比PPO闪烁光谱延伸得更长，从而允许排他性识别。我们发现，通过选择波长高于450 nm的切伦科夫光可以清楚地从闪烁光分离。
2019-05-03 physics.ins-det
High Energy Neutrino Physics with Liquid Scintillation Detectors
大型液体闪烁探测器通常专用于MeV能量范围内的低能中微子测量（例如KamLAND和Borexino）。本文介绍了大型探测器（>1千吨级）在研究来自宇宙射线的高能中微子相互作用和作为长基线中微子探测器方面的潜在应用。一般来说，当人们考虑像Hanohano和LENA这样的大型新仪器时，他们已经放弃了用更高能量的中微子相互作用进行有用测量的可能性，因为这些仪器产生的光足以照亮每一个光电倍增管，而且闪烁光是各向同性的。在这里，我们考虑到费马的原则，它告诉我们，事实上，第一个光到达光电倍增管将在或附近的光锥，“费马表面”，方向跟踪信息是可用的。此外，我们已经认识到，粒子类型的区别是可能的（准弹性μ子从电子）。事实上，与SuperKamiokande大小相当的探测器的分辨率可能在角度，能量和可能的粒子类型方面都更好。这一认识为许多应用打开了大门。此外，这种能力可以通过使用（未来）KamLAND在日本Jaeri加速器新的长基线中微子束中检测到的事件来证明，该加速器将于今年开始运行。未来最有吸引力的可能性可能是使用Hanohano作为同一束中的可移动长基线探测器，在欧洲核子研究中心未来的长基线中微子束中使用LENA，以及在Homestake的DUSEL地下实验室中使用LENA。
2009-02-23 hep-ex physics.ins-det
