Cosmic ray tests of a GEM-based TPC prototype operated in Ar-CF4-isobutane gas mixtures
在未来的直线对撞机实验中，掺有CF 4的氩气由于其漂移电子的横向扩散小，特别是在强磁场下，有望成为用于时间投影室（TPC）的良好候选气体。为了证实这种气体混合物优于传统的TPC气体，我们进行了宇宙射线测试，使用GEM基TPC主要在0 - 1 T轴向磁场下的Ar-CF 4-异丁烷混合物中操作。给出了气体增益、横向扩散常数等气体特性的测量结果以及空间分辨率的测量结果。
2023-03-21 hep-ex physics.ins-det
The Use of O2 in Gas Mixtures for Drift Chambers
University of Pisa（比萨大学）；University of Rome, La Sapienza（罗马第一大学）；University of Salento（萨莱诺大学）
研究发现，尽管氧气在漂移室中可能降低电子存活概率，但MEG II实验通过调整气体混合物比例，成功实现了室的稳定运行。
2026-01-19 physics.ins-det
Design and commissioning of a 600 L Time Projection Chamber with Microbulk Micromegas
我们报告的设计，施工，并初步调试结果的大型高压气体时间投影室（TPC）与Micromegas模块的电荷读出。检测器容器具有约600 L的内部容积和270 L的有效容积。在10 bar的工作压力下，有效体积包含约20 kg的氙气，可以对带电粒子轨迹进行成像。漂移电子由电荷读出平面收集，该平面容纳七个Micromegas模块的镶嵌。每个Micromegas覆盖20厘米乘20厘米的正方形。一种新型的Microbulk Micromegas由于其良好的增益均匀性和低放射性污染而被选择用于该应用。初步调试结果与1 Micromegas模块运行1巴氩气和异丁烷气体混合物和5巴氙气和三甲胺（TMA）气体混合物的报告。我们还记录了宇宙射线事件的扩展背景轨迹，并强调了这种气态TPC的独特跟踪功能。
2019-11-28 physics.ins-det
Gas Distribution and Monitoring for the Drift Chamber of the MEG-II Experiment
在寻找$μ^+ \to e^+ γ$衰变的MEG-II实验中，正电子轨道的重建使用了一个用氦-异丁烷混合气体操作的圆柱形漂移室。必须提供并连续监测检测器在其电子漂移特性、雪崩倍增方面的稳定性能，以及具有受控成分和纯度的气体混合物。在本文中，我们描述了所采取的策略，以满足MEG-II的目标灵敏度的要求，包括建设和调试的一个小房间的气体质量的在线监测。
2018-04-23 hep-ex physics.ins-det
Single-hit resolution measurement with MEG II drift chamber prototypes
用氦基气体混合物操作的漂移室代表了用于跟踪带电粒子的常见解决方案，其将敏感体积中的材料预算保持在最小。这种解决方案的缺点是由于初级电离波动导致空间分辨率恶化，这是MEG II跟踪器等高粒度漂移室的限制因素。我们报告三个不同的原型的MEG II漂移室，旨在确定可实现的单次命中分辨率上进行的测量。这些原型使用氦/异丁烷混合气体操作，并暴露于宇宙射线、电子束和放射源。使用外部跟踪器进行的单次命中分辨率的直接测量返回的值为110 $μ$ m，与使用其他原型进行的间接测量获得的值一致。
2016-05-25 hep-ex physics.ins-det
Energy resolution of alpha particles in a microbulk Micromegas detector at high pressure Argon and Xenon mixtures
最新的Micromesh气体放大结构（Micromegas）正在实现对低能光子的出色能量分辨率，在大气压下，$^{55}$ Fe在氩气/异丁烷混合物中的5.9 keV谱线的FWHM值低至11%。在更高的能量（MeV规模），这些测量是更复杂的，由于在限制室中的事件的困难，虽然没有根本的原因，为什么不能达到1%的半高宽或以下的分辨率。由于Micromegas读数可能应用于$^{136}$的双β衰变搜索，或在其他需要在同一检测器中进行量热和拓扑的实验中，因此有很大的动机在实验上证明这一事实。在本文中，我们报告的系统测量的能量分辨率与国家的最先进的Micromegas使用5.5兆电子伏的α源在高压Ar/异丁烷混合物。已经获得了低至1.8%FWHM的值，可能有证据表明可以实现更好的分辨率。目前正在进行类似的测量，初步结果也在此列出。
2009-07-20 physics.ins-det
Digital imaging of charged particle track structures with a low-pressure optical time projection chamber
我们描述的第一个结果获得的轨道结构成像系统测量的电离拓扑结构的带电粒子在低压气体。该检测方法基于填充有低压三乙胺（TEA）的时间投影室（TPC）。电子，质子和较重的离子的电离轨道的图像，并进行了分析。
2004-10-27 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
Performances of a GEM-based Time Projection Chamber prototype for the AMADEUS experiment
大量的高能重离子实验成功地使用了时间投影室作为中心跟踪器和粒子识别探测器。然而，新的高速粒子实验对TPC的性能要求大大超过了传统的多丝正比室（MWPC）的TPC读出能力。气体电子倍增器（GEM）探测器作为放大器件，在提高TPC性能方面具有很大的潜力。在本文中，我们提出了一种新的基于GEM的TPC探测器的研发活动，作为AMADEUS内部的原型，AMADEUS是一个新的实验方案，在DAFNE对撞机在Atenatori Nazionali di Frascati（INFN），旨在进行测量的低能量负K介子相互作用的核。为了评估GEM-TPC的性能，已经实现了漂移间隙高达15 cm的10 × 10 cm 2原型。该探测器在Paul Scherrer Institut（PSI）的pM 1束流设备上进行了测试，使用的是低动量的π介子和质子，没有磁场。测量了氩-异丁烷混合气体的漂移特性，并与Magboltz预测进行了比较.检测效率和空间分辨率作为大量参数的函数，如气体增益，漂移场，前端电子阈值和粒子动量，进行了说明和讨论。粒子识别能力和测量的能量分辨率在异丁烷为基础的气体混合物也报告。
2013-02-13 hep-ex physics.ins-det
A time projection chamber with optical readout for charged particle track structure imaging
我们报道了一个核径迹成像系统，该系统被设计用于详细研究低压气体中带电粒子径迹的电离拓扑结构。该检测方法基于填充有低压三乙胺（TEA）的时间投影室（TPC）。利用增强型CCD系统记录电子雪崩产生的光，对高能带电粒子产生的电离电子进行三维成像。该探测器可用于研究气体中粒子径迹的空间电离分布，在组织中的等效长度和分辨率分别为4mm和40nm（RMS）。我们解释了这种技术的剂量学的相关性，描述了实验方法和基本操作参数。室响应质子和α粒子的第一个结果。
2004-10-27 physics.ins-det
Studies on tetrafluoropropene-CO2 based gas mixtures for the Resistive Plate Chambers of the ALICE Muon IDentifier
由于其简单和相对低的成本，电阻板室是气体探测器，广泛用于高能和宇宙射线物理学中，当需要大的探测面积。然而，目前最好的气体混合物是基于正丁烷，正丁烷具有约1400的大的全球变暖潜能值（GWP）的不期望的特性，因此，正丁烷目前正从工业用途中逐步淘汰。作为可能的替代品，已考虑使用三聚丙烯（其全球升温潜能值接近1）。由于正丙烯比正乙烷的电负性更强，因此必须用具有较低附着系数的气体稀释，以保持工作电压接近10 kV。其中一个主要的候选者是二氧化碳。为了确定以丙烯酰胺-CO2为基础的混合物的可行性和性能，ALICE合作正在进行一项研发计划，该计划采用了72个胶木RPC（μ子识别器，MID）来识别μ子。不同比例的正丙烯和CO2，添加少量的异丁烷和六氟化硫，已经用50 × 50 cm 2的RPC原型进行了测试，该原型具有2 mm宽的气隙和2 mm厚的胶木电极。在专题介绍中，将介绍宇宙射线测试的结果，以及关于暴露于欧洲核子研究组织伽马辐照设施伽马射线通量的RPC所汲取电流的数据。
2021-12-16 hep-ex physics.ins-det
Studies on environment-friendly gas mixtures for the Resistive Plate Chambers of the ALICE Muon Identifier
由于其简单和相对较低的成本，电阻板室是气体探测器，广泛用于高能和宇宙射线物理，当需要大的检测区域。然而，目前最好的气体混合物是基于正丁烷，正丁烷具有约1400的大全球变暖潜能值（GWP）的不期望的特性，并且正因为如此，正丁烷目前正从工业用途中逐步淘汰。四氟丙烯（其全球升温潜能值接近1）被认为是可能的替代品。由于正丙烯比正乙烷的电负性更强，因此必须用具有较低附着系数的气体稀释，以保持工作电压接近10 kV。其中一个主要的候选者是二氧化碳。为了确定基于丙烯酰胺-CO2的混合物的可行性和性能，正在ALICE合作范围内开展一项研发计划，采用72个胶木RPC（μ子识别器，MID）阵列来识别μ子。不同比例的正丙烯和CO2，并添加少量的异丁烷和六氟化硫，已被测试与50 × 50厘米2 RPC原型与2毫米宽的气隙和2毫米厚的胶木电极。在这篇文章中，将介绍宇宙射线测试的结果，以及关于暴露于欧洲核子研究中心伽马辐照设施（GIF）伽马射线通量的RPC电流的数据。
2022-02-28 hep-ex physics.ins-det
AVOLAR. A high voltage generator for liquid argon time projection chambers
一些主要的中微子振荡和暗物质实验选择了充满液态氩（LAr）的时间投影室（TPC）作为下一代探测器的技术。由于其几米的典型漂移长度，需要相对大的阴极电压来提供相当大的漂移场。目前的设计是基于高压（HV）限制在几百千伏馈电线。目前的工作提出了一种新的方法来产生更高的电压内的检测器。它是基于范德格拉夫高压发生器，其中电荷传输带被低温LAr流取代。负电荷通过面向正电压电极的接地尖点注入液体中，其间具有高速LAr流。LAr流通过电绝缘管将电荷输送到阴极。在阴极中，用金属网提取电荷。LAr通量由带有单向阀的低温氦泵驱动，以确保连续流动。LAr的工作温度由带自动填充功能的加压液氮储存器保持。整个系统安装在杜瓦瓶容器内，杜瓦瓶容器将充满LAr，重现典型的TPC条件。这种设计没有移动部件，因此非常坚固，并且可以容易地嵌入TPC阴极的结构支撑内。这种高压发生器的原型已经在CIEMAT（马德里）建造，目前正在表征。本文介绍了这一研究成果，并对初步结果进行了讨论.
2020-02-07 physics.ins-det
Characterization of tetrafluoropropene-based gas mixtures for the Resistive Plate Chambers of the ALICE muon spectrometer
欧洲核子研究中心大型强子对撞机ALICE实验的μ子识别系统是基于电阻板室（RPC）探测器。这些RPC在所谓的最大雪崩模式下使用由正乙烷（C $_{2}$ H $_{2}$ F $_{4}$）、六氟化硫（SF $_{6}$）和异丁烷（i-C $_{4}$ H $_{10}$）制成的气体混合物操作。所有这些成分都是温室气体：特别是前两种气体，由于欧洲联盟最近的条例，已经逐步停止生产，其成本正在逐步增加。因此，为了减少RPC操作对环境的影响，并且出于经济原因，寻找新的生态友好的气体混合物变得极其重要。由于类似的化学结构，氢氟烯烃似乎是替代C $_{2}$ H $_{2}$ F $_{4}$的合适的候选物，这是由于它们非常低的GWP，尤其是具有商品名HFO 1234 ze的正丙烯（C $_{3}$ H $_{2}$ F $_{4}$）。为了确定符合未来几年ALICE环境运行要求的环保气体混合物，已经建立了一个专门的实验装置，对有前途的气体混合物进行研发研究。测量已经进行了一个小尺寸的RPC配备了前端的电子设备，提供信号放大，开发ALICE操作在高亮度后，LHC长2002。本文讨论了添加CO $_{2}$的HFO 1234 ze基混合物，以及i-C $_{4}$ H $_{10}$和SF $_{6}$在这种混合物中作为猝灭剂的作用。
2019-07-07 hep-ex physics.ins-det
The detection of single electrons by means of a Micromegas-covered MediPix2 pixel CMOS readout circuit
通过MediPix 2读出芯片作为直接阳极读出小漂移室。将Micromegas箔放置在芯片上方50 $μ$处，并且在间隙中发生电子倍增。使用He/Isobutane 80/20混合物，气体倍增因子达到数万，导致检测单个电子的效率优于90%。我们记录了许多帧包含2D图像的宇宙μ子轨道。沿着这些轨迹，观察到电子团簇，以及δ射线。
2004-09-09 hep-ex physics.ins-det
Application of Time Projection Chambers with GEMs and Pixels to WIMP Searches and Fast Neutron Detection
本文介绍了在充气时间投影室中利用核反冲探测中性粒子的工作。我们采用气体电子倍增器（GEM）来放大信号和硅像素电子检测雪崩电荷。这些技术允许以低噪声、改进的位置和时间分辨率以及高效率来检测目标气体中的电离。我们回顾了前几年获得的实验结果，并报告正在进行的模拟研究和建设的第一个原型在夏威夷大学。我们还提出了使用这样的探测器进行方向敏感的搜索的WIMP暗物质和快中子从裂变材料的前景。
2012-06-11 hep-ex physics.ins-det
New technique of ion identification in Accelerator Mass Spectrometry using low-pressure TPC with GEM readout
本文提出一种基于低压TPC与GEM读出的离子鉴别新技术，通过同时测量离子径迹长度和能量，可在AMS中有效分离10Be与10B等同量异位素，用于新生代地质定年。
2023-05-11 physics.ins-det
Gas electron tracking detector for beta decay experiments
为了识别和3D跟踪低能电子，设计了一种新型的基于气体的探测器，以最大限度地减少散射和能量损失。当前版本的探测器是一个塑料闪烁体的组合，作为触发源和能量探测器，以及一个六边形结构的多线漂移室（MWDC），充满了氦气和异丁烷气体的混合物。漂移时间信息用于跟踪垂直于线的平面中的粒子，而电荷划分技术提供沿着线的空间信息。气体跟踪器在miniBETA项目中成功地用作β谱仪，用于测量核β衰变中的弱磁性形状因子。三维电子跟踪的精度，结合低质量，低Z材料和识别闪烁体的背散射，有利于减少主要的系统学效应。在一定条件下，在垂直于金属丝的平面内获得了优于0.5 mm的空间分辨率，而沿金属丝方向获得了约6 mm的分辨率。由于精确的跟踪信息，可以高效率地消除电子和其他不是源自所需衰变的粒子。此外，使用MWDC和闪烁体之间的重合，来自通常伴随放射性衰变的伽马发射的背景被高度抑制。不同的事件拓扑结构的概述一起提出的跟踪器的能力，以正确地识别它们。该分析是支持蒙特卡罗模拟使用Geant 4和加菲尔德++包。最后给出了114In谱研究的初步结果。
2022-08-21 physics.ins-det
On the E-DeltaE low pressure pentane filled detection module of DGFRS-2 setup
针对DGFRS-2装置中气体ΔE计数器在高计数率下效率下降的问题，提出添加负偏压电极以稳定探测器工作，确保超重核合成实验的可靠探测。
2024-07-17 nucl-ex physics.ins-det
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。
2018-11-05 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Low-threshold response of a scintillating xenon bubble chamber to nuclear and electronic recoils
本文展示了闪烁氙气泡室在低至0.50 keV热力学阈值下对约1 keV核反冲的灵敏度，同时保持对γ射线成核不敏感，并给出了核反冲成核响应的标定及γ射线诱发俄歇级联成核概率的严格上限。
2025-02-13 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Model for bubble nucleation efficiency of low-energy nuclear recoils in bubble chambers for dark matter detection
本文提出结合分子动力学、蒙特卡罗模拟与Lindhard模型的物理模型，预测泡室中低能核反冲的气泡成核效率，改进Seitz模型，并应用于暗物质探测实验的截面限制分析。
2024-07-16 cond-mat.stat-mech hep-ex hep-ph
Gas contamination and mitigation in a 100 m$^3$ / 10 bar argon TPC with optical readout: a viability study
该研究评估了100 m$^3$/10 bar氩气TPC中气体污染的影响，提出使用穿孔分配器与新鲜气体注入策略，可在填充后一周内控制杂质，验证了ND-GAr光学读出的可行性。
2025-03-31 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
First operation of an ALICE OROC operated in high pressure Ar-CO$_{2}$ and Ar-CH$_{4}$
本文测试了ALICE TPC的MWPC作为高压气体TPC读出室的可行性，在高达4.8 bar压力下成功运行，并外推出在10 barA下可达到所需增益。
2023-05-15 hep-ex physics.ins-det
Property of LCP-GEM in Pure Dimethyl Ether at Low Pressure
本文系统地研究了气体电子倍增器（GEM）箔在低压纯二甲醚（DME）中的增益特性。GEM由设计用于空间的铜包层液晶聚合物绝缘体（LCP-GEM）制成，并应用于充满低压DME气体的时间投影室，以观察宇宙X射线的线偏振。我们已经测量了100 μ m厚的LCP-GEM的增益作为GEM电极之间的电压的函数，在各种气体压力范围从10到190托与6.4 keV的X射线。在190托的最高增益约为2 × 104，而在20托的最高增益约为500。我们发现，压力和电场的GEM增益的依赖性描述的第一汤森德系数。从4.5到8.0 keV的能量范围是线性的，在30 Torr以上的非线性小于1.4%。
2014-05-27 physics.ins-det
Recent results on the low-pressure GEM-based TPC at an Accelerator Mass Spectrometer
针对加速器质谱中硼铍同量异位素分离难题，提出基于低气压GEM-TPC同时测量离子径迹射程与能量的新方法，实验与SRIM模拟表明分离度超过5σ，可服务于新生代地质定年。
2024-11-07 nucl-ex physics.ins-det
Multi-channel wire gas electron multipliers with gaps between the electrodes of 1 and 3mm
本文研究了电极间距为1和3 mm的多通道金属丝气体电子倍增器（MWGEM）。MWGEM的腔室填充有压力为0.4或1.0巴的纯商业氖气，并由α粒子（Pu-239）或β粒子（Ni-63）照射。得到了下列最大电子比例倍增系数：6 \times 10 ^3（α，d= 3 mm，P= 1 bar，20%拖缆）; 1.2 \times 10^3（β-，d= 3 mm，P= 1 bar，50%拖缆）; 6 \times 10^3（α，d= 3 mm，P= 0.4 bar，20%拖缆）; 10^5（β-，d= 3 mm，P= 0.4 bar，50%拖缆）。对于这种情况，当倍增同时发生在MWGEM间隙及其阳极间隙中时，已经获得了以下电子比例倍增的最大系数：1.08 \times 10 ^5（β-，d= 1 mm，P= 0.4 bar，50%流光）; 2 \times 10^6（β-，d= 3 mm，P= 0.4 bar，20%流光）; 1.12 \times 10^5（α-，d= 3 mm，P= 0.4 bar，50%流光）。
2010-05-10 nucl-ex physics.ins-det
Measurement of ionization yield of low energy ions in low pressure $\mathrm{CF}_{4}$ gas for dark matter searches
Kobe University（神户大学）；Kanagawa University（神奈川大学）；Toho University（东海大学）
研究通过气体探测器测量低能离子的电离产率，以改进暗物质探测实验的精度，发现氟离子在30keV时电离产率为0.45。
2026-03-26 hep-ex physics.ins-det
Ecological transition for the gas mixtures of the MRPC cosmic ray telescopes of the EEE Project
EEE 合作组将 61 台 MRPC μ 子望远镜的气体由高 GWP 混合物替换为低 GWP 的 \ce{C_{3}H_{2}F_{4}} 生态混合物，并报告其性能研究结果。
2023-09-29 hep-ex physics.ins-det
An express monitoring procedure for low pressure MWPC efficiency value in heavy ion induced complete fusion nuclear reactions
提出一种快速监测长期实验中低压MWPC效率值的算法，利用双参数本底近似，无需中断主实验即可完成校准，并应用于重离子全熔合核反应。
2023-07-26 nucl-ex physics.ins-det
