Development and characterisation of high-resolution microcalorimeter detectors for the ECHo-100k experiment
针对ECHo-100k实验对低于2 eV有效电子中微子质量灵敏度的需求，本文开发并表征内嵌Ho-163的高分辨率磁性微量热计阵列，验证其满足并超越关键性能要求。
2023-07-24 physics.ins-det
Measurement Of Energy Resolution For TES Microcalorimeter With Optical Pulses
能量分辨率是TES微量热计的一个重要指标。我们提出了一个激光系统，以测量能量分辨率的TES微量热计与1550 nm的激光光源。与使用放置在冰箱内的放射源的X射线光子照射探测器来表征性能的方法相比，我们的系统更安全，更方便。该系统的可行性已在Al/Ti双层TES微量热计的测量中得到证实。在该实验中，所测试的探测器在0.2 keV至0.9 keV的能量范围内显示出72 eV的能量分辨率
2016-12-04 nucl-ex physics.ins-det
Comparison of the detector response and calibration function of metallic microcalorimeters for X-ray photons and external electrons
Institute for Astroparticle Physics (IAP) - Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯特鲁厄理工学院天体粒子物理研究所）；Institute of Micro- and Nanoelectronic Systems (IMS) - Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯特鲁厄理工学院微纳电子系统研究所）；Institute for Data Processing and Electronics (IPE) - Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯特鲁厄理工学院数据处理与电子学研究所）
本文首次用金属微热量计测量外部电子，比较其与X射线光子的探测器响应和校准函数，证明其适用于外部电子源的高分辨率光谱学。
2025-10-10 physics.ins-det
Integration of maXs-type microcalorimeter detectors for high-resolution x-ray spectroscopy into the experimental environment at the CRYRING@ESR electron cooler
我们报告了将SPARC（存储粒子原子物理学研究合作组织）开发的新型磁性微量热计探测器（MMC）首次集成到达姆施塔特GSI的存储环实验环境中，即CRYRING@ESR的电子冷却器中。两个这样的探测器系统被放置在0 $^\circ$和180 $^\circ$观察口的冷却器部分，以获得高分辨率的X射线光谱源于存储的类氢铀束与冷却器电子相互作用。虽然以前的测试测量与微量热仪在加速器设施的GSI进行了完善的独立操作的模式，对于本实验中，我们实施了几个显着的修改，以充分利用这种类型的检测器的潜力，精确的X射线光谱存储的重离子。其中包括与GSI的多分支系统数据采集平台兼容的新的读出系统，准连续能量校准与加速器设施的操作周期的同步，以及首次利用maXs探测器的时间分辨率来应用光子和电荷变化离子探测的符合条件。
2022-02-01 physics.atom-ph physics.ins-det
Magnetic microcalorimeters for primary activity standardization within the EMPIR project PrimA-LTD
针对放射性核素衰变数据精度限制应用的问题，EMPIR项目PrimA-LTD研发两种基于磁性微量热计的探测器，用于初级活度标准化，介绍了其设计、制备与初步表征结果。
2023-12-15 physics.ins-det
On low-energy tail distortions in the detector responsefunction of x-ray microcalorimeter spectrometers
我们利用各种高电荷态离子的X射线谱中的窄谱线，测量了在650 eV到3320 eV能量范围内，用金吸收体的微量热计X射线谱仪中对高斯响应函数的低能尾状偏离。我们回顾了其他微量热X射线谱仪中低能拖尾的文献，并提出了一个模型来解释所有评论的拖尾分数测量。在这个模型中，低能尾来自于与Bi X射线吸收体相关的电子逃逸和能量俘获的结合。
2020-05-11 cond-mat.other physics.ins-det
High-resolution Compton spectroscopy using X-ray microcalorimeters
X射线康普顿能谱是在周围环境和操作环境中直接探测大块材料的电子动量分布的少数几种方法之一。我们报道了在基于储存环的高能X射线光源装置上使用X射线微量热计探测器进行的具有高动量和能量转移的高分辨率非弹性X射线散射实验。测量了与锂离子电池研究相关的锂和钴氧化物粉末的康普顿分布。测得的康普顿轮廓的光谱分析表明，高灵敏度的低Z元素和氧化态。与计算的Hartree-Fock轮廓相比，测量的康普顿轮廓的线形分析受到能量分辨半导体探测器的分辨率的限制。我们的特点是X射线过渡边缘传感器微量热探测器的高分辨率康普顿散射实验中使用的弯曲磁铁源在先进的光子源（APS）与双晶体单色器提供单色光子能量近27.5千电子伏。低于0.16原子单位的动量分辨率进行测量，产生超过一个因素的改进超过一个国家的最先进的硅漂移探测器相同的散射几何形状。此外，密封的锂金属的窄价和宽芯电子分布的线形使用X射线微量热计检测器清楚地解决相比，当使用硅漂移检测器观察到的模糊和加宽的线形。高分辨率康普顿散射使用的能量分辨探测器在这里显示了新的机会，空间成像的电子动量分布的广泛的一类材料的应用范围从电化学到凝聚态物理。
2022-04-01 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Optimizing the energy threshold of light detectors coupled to luminescent bolometers
辐射热计已被证明是寻找无中微子双β衰变的良好探测器。通过在低温下工作，它们具有出色的能量分辨率和低背景。探测辐射热计中粒子相互作用时可能发射的光是一种很有前途的降低实验背景的方法。在β/γ和α相互作用中发射的不同光量，无论是由于闪烁还是切伦科夫发射，都允许区分两种相互作用类型。由于低温环境，光探测器通常是测辐射热计。在这项工作中，我们提出了一种软件算法，以降低能量阈值的辐射热光探测器耦合到发光辐射热计。从Ge光探测器耦合到ZnMoO 4和TeO 2测辐射热计的数据的应用表明，能量阈值可以大大降低，当发射的光的量很小时，增加了辨别力。
2011-07-28 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
Characterization of high aspect ratio TiAu TES X-ray microcalorimeters array using the X-IFU Frequency Domain Multiplexing readout
我们正在开发X射线微量热仪，作为欧空局领导的ATHENA空间任务上X-IFU仪器中基线探测器的备用选项，并将于21世纪30年代初发射。5 $\times$ 5带有TiAu过渡边缘传感器（TES）的混合阵列，具有不同的高纵横比，因此具有高电阻，已设计和制造，以满足X-IFU仪器的能量分辨率要求。这样的阵列还可以用于优化频域复用（FDM）读出的性能，并导致用于制造大型检测器阵列的最终步骤。在这项工作中，我们提出了实验结果，从几十个设备的纵横比（长度到宽度）范围从1到1到6到1，在单像素模式下测量与FDM读出系统在SRON/VTT开发。我们观察到一个标称能量分辨率约为2.5 eV，在5.9 keV的偏置频率范围从1到5 MHz。这些探测器被证明是欧洲有史以来最好的TES微量热仪，不仅能够满足X-IFU仪器的要求，而且还能够满足未来其他具有挑战性的X射线空间任务、基础物理实验、等离子体表征和材料分析的要求。
2021-02-18 physics.ins-det
Development of Transition-Edge Sensor X-ray Microcalorimeter Linear Array for Compton Scattering and Energy Dispersive Diffraction Imaging
我们提出了一个带过渡边缘传感器微量热线性阵列探测器开发的能量色散X射线衍射成像和康普顿散射的应用。原型探测器是一个阵列的20个过渡边缘传感器与吸收器在带状几何形状安排在一个线性阵列。我们讨论了开发这种阵列所需的制造步骤，包括Mo/Cu双层，Au电镀和SiNx膜的长条的原理证明制造。我们证明了带的几何形状对X射线脉冲响应的最小不必要的影响，并显示1/脉冲高度和脉冲衰减时间与吸收体长度的线性关系。对于研究的吸收体长度，初步测量显示能量分辨率为40 eV至180 eV附近的17千电子伏。此外，我们表明，到冷浴的热流几乎是独立的吸收器面积，并取决于SiNx膜的几何形状。
2019-11-28 physics.ins-det
The potential of microcalorimeter x-ray spectrometers for measurement of relative fluorescence-line intensities
我们以前使用了一个阵列的低温微量热仪与4 eV的能量分辨率来测量发射线的轮廓和能量的特征L-壳层的x射线的四个元素的镧系元素：镨，钕，铽，和钬。我们考虑同一数据集的功率来估计谱线的相对强度。强度必须校正探测器的效率和自吸收，我们估计的不确定性的校正。这些数据代表了低温能量色散传感器的第一次使用，以估计X射线荧光线的相对强度之一。他们表明，未来用微量热计探测器测量薄膜样品，在较宽的能量范围内，相对谱线强度的系统不确定性可以达到1%以下。
2022-08-16 physics.atom-ph physics.ins-det
Characterization and Improvement of the Thermal Stability of TES Bolometers
研究了用于270 GHz宇宙微波背景（CMB）地面观测的跃迁边缘传感器（TES）测辐射热计的不稳定性机制。这种不稳定性将TES的有用工作电阻范围限制为$\approx$为$R_n$的50%，并且由于多路复用探测器列内的探测器特性和光学负载的变化，限制了有效的天空产额。使用测量的电阻抗的检测器，我们表明的不稳定性是由于增加测辐射热计腿$G$的高频检测感应去耦的钯-金热容量从热敏电阻。我们的实验表明，限制热阻是由于小的横截面积的氮化硅测辐射热计岛，所以很容易固定的氧化物保护TES上的钯-金分层。所得到的检测器可以被向下偏置到电阻$\approx$为$R_n$的10%。
2017-12-15 physics.ins-det
Particle Discrimination in TeO$_{2}$ Bolometers using Light Detectors read out by Transition Edge Sensors
对占主导地位的$α$背景的主动鉴别是未来基于TeO $_{2}$测辐射热计的无中微子双β衰变实验的先决条件。我们研究这种$α$ -粒子排斥在低温TeO $_{2}$测辐射热计的切伦科夫光的检测。对于一个大规模的TeO $_{2}$晶体（285克）和一个单独的低温光探测器组成的设置，都使用过渡边缘传感器作为温度传感器在10 mK左右工作，我们得到一个事件的事件识别的e/ $γ$ -和$α$ -事件。我们发现，在能量范围从2400 keV到2800 keV和覆盖的Q值的无中微子双β衰变的$^{130}$ Te的两个群体的平均值的分离的3.7倍，其宽度。
2015-03-24 physics.ins-det
Low noise cryogenic electronics: preamplifier configurations with feedback on the bolometer
我们已经开发了用于读出电阻测辐射热计的MEMS配置，例如基于中子嬗变掺杂锗温度计（所谓的NTD Ge温度计）[1]或NbSi薄膜温度计[2，3]的那些。我们介绍了阻抗调节型晶闸管的结构。将此配置与之前提出的具有测辐射热计反馈的读出配置进行比较[4]。结果表明，该阻抗调节型热电偶在不使用跃迁边温度计和SQUID读出的情况下实现了极端电热反馈。因此，检测器和读出电子设备被直接校准，并且可以处理更大的事件率。环形配置简化了设计并提高了检测性能，例如带宽。最后，我们分析了阻抗调节放大器的噪声贡献，与结型场效应管作为前端器件，相对于其他配置。
1999-11-19 astro-ph physics.ins-det
Neutrino mass measurements using cryogenic detectors
中微子绝对质量标度的确定是粒子物理学中最重要的挑战之一。$β$ -衰变和电子俘获（EC）谱的端点区域的形状取决于相空间因子，而相空间因子又是中微子质量本征态的函数。因此，高能量分辨率和高统计测量的$β$ -和EC光谱被认为是一个模型无关的方式来确定中微子质量尺度。近四十年来，低温微量热仪被用于测量低能$β$ -和EC光谱。最初的努力集中在用于测量$^{187}$ Re $β$ -光谱的大型阵列的开发上。近十年来，人们的注意力转移到了$^{163}$ Ho的EC上。这种选择主要是由于相对于具有含$^{187}$ Re的吸收剂的微量热计，用封装$^{163}$ Ho的低温微量热计可以实现非常好的性能。本文讨论了测量有限中微子质量的低温微量热计的发展，特别是从$^{187}$ Re到$^{163}$ Ho的原因。的可能性，以达到亚电子伏特的有效电子中微子质量与$^{163}$ Ho的灵敏度，由于多路复用的大型微量热计阵列的证明。最后，概述了其他核素已被提出作为良好的候选人，激发了低温微量热计的优异性能。
2022-03-02 hep-ex physics.ins-det
Advanced fabrication process for particle absorbers of highly pure electroplated gold for microcalorimeter applications
针对磁性微热量计的粒子吸收体制备需求，提出由两个独立电镀高纯度Au层构成的自支撑吸收体微制备工艺，通过优化参数实现高纯度（残余电阻率比超40），可嵌入放射源或制备可变性能阵列，提升探测器性能。
2025-02-17 physics.ins-det
The detector calibration system for the CUORE cryogenic bolometer array
罕见事件低温地下观测站（CUORE）是一个吨级低温实验，旨在寻找$^{130}$ Te的无中微子双β衰变和其他罕见事件。CUORE探测器由988 TeO $_2$测辐射热计组成，在Gran Sasso的Nazionali地下稀释冰箱中以10 mK的温度运行。候选事件通过精确测量其能量来识别。探测器的绝对能量响应是通过使用伽马源定期校准每个单独的测辐射热计来建立的。CUORE测辐射热计阵列的密集配置与探测器周围的广泛屏蔽相结合，需要在阵列本身内放置校准源。CUORE探测器校准系统设计用于将放射源插入低温恒温器并将其从低温恒温器中取出，同时遵守严格的热负荷，放射性纯度和实验操作要求。本文介绍了设计，调试和性能的这种新的源校准部署系统的超低温环境。
2016-11-23 nucl-ex physics.ins-det
Mutual Inductance Sensing SQUID: Cryogenic microcalorimeter based on mutual inductance readout of superconducting temperature sensors
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Braunschweig（德国联邦物理技术研究院（不伦瑞克））
提出基于互感读出的新型SQUID微 calorimeter，利用超导体接近临界温度时磁渗透深度的强温度依赖性，实现高能分辨率的X射线光谱检测。
2026-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Background suppression in massive TeO$_2$ bolometers with Neganov-Luke amplified light detectors
测辐射热探测器是研究无中微子双β衰变（0 $νββ$）的优良装置.这种衰变的观测将证明轻子数的违反，同时它必然意味着中微子具有马约拉纳性质。基于TeO $_2$的低温探测器的灵敏度受到$^{130}$ Te的0 $νββ$的感兴趣区域中的α背景的强烈限制。它已被证明，在TeO $_2$测辐射热计的粒子歧视是可能的测量粒子相互作用产生的切伦科夫光。然而，必须证明使用基于NTD的光探测器的逐事件区分。我们将讨论利用Neganov-Luke效应进行信号放大的高灵敏度光探测器的性能。该探测器与NTD热敏电阻一起工作，并与750 g TeO $_2$晶体耦合，显示出逐事件识别电子/γ和α粒子的能力。极低的检测器基线噪声RMS 19 eV证明了将基于TeO $_2$的0 $νββ$实验的灵敏度提高到前所未有的水平的可能性。
2015-12-01 physics.ins-det
Characterisation of a TES-Based X-ray Microcalorimeter in the Energy Range from 150 to 1800 eV Using an Adiabatic Demagnetisation Refrigerator
利用同步辐射在绝热退磁制冷机中对基于TES的X射线微量热计进行了表征。在电子储存环BESSY II上的PTB辐射测量实验室中的束线处测量了探测器响应和能量分辨率，范围为200至1800 eV。我们提出并讨论了能量分辨率测量的结果作为能量，光束强度和探测器工作点的函数。所测得的能量分辨率范围在1.5至2.1 eV之间的调查的能量范围内，是弱依赖于检测器的设定点。第一次分析表明，在没有相当大的性能损失的情况下，每秒约500次计数的计数率能力。
2016-04-09 cond-mat.supr-con hep-ex physics.ins-det
The Luminescent Bolometer As a Dark Matter Detector
直接探测WIMP暗物质候选者必须面临许多困难的挑战。特别是，它需要极高水平的背景抑制。唯一的出路似乎是粒子识别，对于基于核反冲的实验，最有效的方法是同时检测电离或光和声子。在比较不同的方法时，必须牢记建造大型探测器的潜在要求以及这种情况可能给某些低温装置带来的困难。据称，作者几年前提出的通过超导隧道结阵列红色发光测辐射热计（同时检测光和声子）最终提供了最合适的WIMP探测器。对太阳中微子探测及其它应用也作了简要讨论。
1999-05-24 hep-ex physics.ins-det
The TES-based Cryogenic AntiCoincidence Detector (CryoAC) of ATHENA X-IFU: a large area silicon microcalorimeter for background particles detection
本文介绍ATHENA X-IFU的CryoAC单像素原型测试，通过放射源校准及与旧原型符合测量，验证低能响应并区分实验室背景中的宇宙μ子与次级粒子信号。
2024-01-19 astro-ph.IM physics.ins-det
CALDER - Neutrinoless double-beta decay identification in TeO$_2$ bolometers with kinetic inductance detectors
寻找无中微子双β衰变的下一代实验必须对低至10 meV的马约拉纳中微子质量敏感。CUORE是一个由988 TeO $_2$组成的测辐射热计阵列，目前正在意大利GranSasso国家实验室投入使用，其特点是在90% C.L时预期灵敏度为50-130 meV，可以通过去除$α$放射性的背景来提高灵敏度。如果与测辐射热计中的热释放一致地检测到由$β$信号发射的切伦科夫光，则这是可能的。到目前为止，检测到的光量仅限于100 eV，需要低噪声低温光探测器。CALDER项目（具有出色分辨率的低温广域光探测器）旨在开发一个小型原型实验，该实验由TeO $_2$测辐射热计与基于动态电感探测器的新型光探测器耦合组成。研发的重点是可以用于下一代无中微子双β衰变实验的光探测器。
2015-05-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The Simons Observatory: Differentiating Thermal and Optical Effects in Superconducting Transition-Edge Sensing Bolometers
西蒙斯天文台提出一种联合拟合浴槽温度与冷负载温度斜坡数据的新方法，在不增加采集时间的情况下同时表征TES热参数与光学效率，并将热表征时间减半。
2023-03-31 physics.ins-det
Superconductor-ferromagnet tunnel junction thermoelectric bolometer and calorimeter with a SQUID readout
超导铁磁热电探测器（SFTED）是一种基于超导铁磁隧道结巨热电效应的新型超灵敏辐射探测器。这种类型的检测器可以在不需要额外的偏置线的情况下操作，并且被预测为提供与过渡边缘传感器和动态电感检测器相媲美的性能。在这里，我们报告我们的数值研究的SFTED噪声等效功率，能量分辨率和时间常数，以及在测辐射热和量热制度的SQUID读出的可行性，其目标是提供实用的设计参数的检测器的制造和读出电路的实施。
2020-02-17 physics.app-ph physics.ins-det
Modelling signal oscillations arising from electro-thermal coupling and stray capacitance in semiconducting bolometer impulse response
已知半导体测辐射热计中的电热耦合会在瞬态检测器响应中产生非线性，特别是当这种检测器被偏置到其理想区域之外时（即，超过其IV曲线中的翻转点）。在偏置电路中存在杂散电容的情况下，例如在长的低温电缆中，这种效应进一步加剧。我们提出了一个物理模型，这种电热耦合和杂散电容的影响，在一个复合NTD锗测辐射热计，其中以前的实验数据在高$V_{\rm bias}$导致振荡的脉冲响应的探测器辐射的α粒子。该模型再现了实验数据中看到的瞬态振荡，这取决于电热耦合和杂散电容。这是打算作为这种振荡的实验和模拟的例子，证明了这种测辐射热探测器的特定情况下。
2022-08-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Neganov-Luke amplified cryogenic light detectors for the background discrimination in neutrinoless double beta decay search with TeO$_{2}$ bolometers
我们证明，Neganov-Luke放大低温光探测器与过渡边缘传感器读出，可用于在低温实验中寻找的$^{130}\text{Te}$与TeO $_{2}$为基础的测辐射热计的无中微子双β衰变的背景抑制。电子和伽马诱导的事件可以通过检测在衰变中发射的$β$粒子产生的切伦科夫光来与$α$事件区分开。我们使用的切伦科夫光产生的事件在$^{208}\text{Tl}$的全能量峰和事件从$^{147}\text{Sm}$源，以显示在Q值的无中微子双β衰变的$^{130}\text{Te}$（$Q_{ββ} = 2.53 \,\text{MeV}$），分离的$e^{-}/γ$事件从$α$事件可以实现在事件的基础上，几乎没有减少信号的接受。
2014-11-28 hep-ex physics.ins-det
Vibration decoupling system for massive bolometers in dry cryostats
基于脉冲管的稀释制冷机在低温物理中被大量采用。它们允许降低运行成本，并以前所未有的轻松操作。然而，该技术的主要缺点是由脉管制冷机引起的机械振动。这些扰动会导致额外的噪声，严重影响检测器的性能。在本文中，我们提出了一种解决方案，以减轻这些振动的影响，通过安装在一个弹性摆的悬浮塔的检测器。基于振动建模和实验测试，我们表明，振动水平衰减高达两个数量级，在大多数频率，特别是高于$\sim20$ Hz，垂直和径向方向。由于这种被动隔离解决方案，在[1-1000] Hz的频率范围内，沿垂直和径向方向的振动水平均低于1 $μ\textrm{g/}\sqrt{\text{Hz}}$。这为测试低温探测器的最终性能提供了一个方便的环境。因此，我们报告了一个到两个数量级的大规模低温测辐射热计的噪声水平的改善，导致热能分辨率提高了5至40倍。最后，我们得出结论，我们的低温测辐射热计的能量分辨率不再受到任何残余振动的限制，因此允许的角度，进一步提高我们的测辐射热计性能的背景下，低质量的暗物质搜索和中微子物理应用。
2018-09-03 physics.ins-det
Simulation studies for Tin Bolometer Array for Neutrinoless Double Beta Decay
对于任何双β衰变实验来说，γ辐射都是重要的本底源，识别和减少γ辐射是很重要的。正在开发的用于搜索$^{124}$ Sn中的无中子双β衰变的TIN.TIN探测器阵列具有利用命中多重性信息来区分伽马背景与感兴趣的事件的潜力。蒙特卡罗模拟优化设计的锡探测器模块已被执行不同的元素的大小，重点对探测器阵列的伽马本底降低能力。
2015-07-31 nucl-ex physics.ins-det
Rejection of randomly coinciding events in Li$_2$$^{100}$MoO$_4$ scintillating bolometers using light detectors based on the Neganov-Luke effect
在寻找无中微子双β衰变的低温量热实验中，核事件的随机巧合可能是主要的背景源之一，特别是在那些基于嵌入有希望的双β候选物$^{100}$ Mo的测量辐射热计的搜索中，因为这种核的双中微子双β衰变的半衰期相对较短。我们在这项工作中表明，随机符合事件的两个中微子双衰变的$^{100}$钼在丰富的锂$_2$ $^{100}$ MoO $_4$探测器可以有效地区分脉冲形状分析的光通道，如果提供了一个Neganov-Luke光探测器，它可以提高信噪比的一个大的因素，在此假设在$\sim 750$水平上，基于用这些装置获得的初步实验结果。对于大体积（$\sim 90$ cm $^3$）Li $_2$ $^{100}$ MoO $_4$检测器，所实现的堆积抑制效率导致对感兴趣区域中的背景计数率的非常低的贡献，大约为$\sim 6\times10^{-5}$计数/（keV $\cdot$ kg $\cdot$ y）。鉴于Li $_2$ $^{100}$ MoO $_4$解决方案可能用于CUPID项目中提议的热测吨级下一代实验，这种背景水平非常令人鼓舞。
2016-11-08 nucl-ex physics.ins-det
Full-scale Microwave SQUID Multiplexer Readout System for Magnetic Microcalorimeters
本研究展示了一种基于定制SQUID多路复用器和全尺寸软件定义无线电电子设备的新型微波SQUID多路复用读出系统，可处理多达400个通道，在4-8 GHz频段可靠运行且噪声低，为大规模高分辨率磁性微量热计实验提供了可扩展路径。
2025-09-09 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Development and characterization of noble solid bolometers
惰性液体探测器已经成为探索标准模型之外的物理学的一个有吸引力的选择。目前的实验正在使用这些探测器来寻找暗物质相互作用、无中微子双β衰变和其他现象。通过优化电离和闪烁两个检测通道的组合，可以提高能量分辨率。在实验上，已经观察到这些信号之间的微观反相关行为，但尚未从第一原理描述。在第三通道中进行测量将提供关于微观反相关现象的有用信息。德雷克塞尔大学目前正在开发固体氩和氙测辐射热计，这种测辐射热计除了电离和闪烁外，还能够利用热通道。目前的努力旨在开发一种用于在低至10 K的宽温度范围内通过气相沉积在衬底上生长小的贵金属固体样品的方法。了解样品生长是开发集成检测器组件以测量电离和闪烁信号的技术的第一步。这将允许改进作为检测器介质的贵金属固体的表征。在未来，努力将集中在这些探测器在德雷克塞尔稀释冰箱，其中样品可以冷却到20 mK，包括三个检测通道的同时读出测辐射热测量的增长。
2019-10-14 physics.ins-det
CUPID-0: the first array of enriched scintillating bolometers for 0νββdecay investigations
CUPID-0探测器安装在意大利Gran Sasso国家实验室，是用于研究$^{82}$ Se无中微子双β衰变（0 $νββ$）的第一个大型浓缩制冷低温探测器阵列。CUPID-0旨在测量0 $νββ$在10 $^{-3}$ c/keV/kg/y水平的感兴趣区域（RoI）的背景指数，这是使用低温探测器测量的最低值。这一结果可以通过用于背景抑制的现有技术以及用于检测器制备和构造的全面协议和程序来实现。在本文中，探测器的设计和建设的不同阶段，从材料选择（吸收剂生产）的新的和创新的探测器结构。探测器的成功构建导致了有希望的探测器性能，在这里进行了初步讨论
2018-02-28 physics.ins-det
An analytical model for electronic noise in a cryogenic bolometer detector readout circuit
本文提出了一种分析模型，以量化的测量噪声在低温测辐射热计读出电路。该模型包括偏置电阻和传感器电阻的贡献，放大器的电压和电流噪声，以及电缆电容。模型参数的经验估计，使用频域分析的测量噪声数据的本土开发的中子嬗变掺杂（NTD）锗传感器。所示的模型来描述噪声数据NTD锗传感器在很宽的范围内的电阻对应的温度范围在20 - 70 mK。不同的组件的相对贡献进行了讨论，结果表明，在300 K的差分放大器的整体噪声的贡献是占主导地位的来源。据观察，放大器闪烁噪声明显低于放大器规范中规定的噪声。本研究还表明，从噪声考虑，NTD传感器的电阻（R $_{NTD}$）的理想值是$\leq$ 1 G $Ω$在$sim$ 20 mK。
2022-11-09 physics.ins-det
Phonon and charge signals from IR and X excitation in the SELENDIS Ge cryogenic detector
在EDELWEISS合作的SELENDIS项目的目的是观察单个$e^- h^+$对在轻型（3.3克）的低温锗测辐射热计与电荷和声子读出的偏见高达$\sim 100$ V的这些设备是理想的详细表征机制的电荷创建和收集在低温锗探测器。通过注入脉冲红外激光或通过锗的中子活化诱导来自$^{71}$ Ge电子俘获衰变的K、L和M线，在探测器的本体中产生电子-空穴对。低能量激光脉冲也被用来探测单$e^- h^+$对锗测辐射热计的灵敏度。初步的结果被用来比较这两种模式的电荷产生，一个重要的一步，对锗辐射热计的详细表征，其用于亚兆电子伏暗物质（DM）的搜索。
2021-12-22 physics.ins-det
High impedance TES bolometers for EDELWEISS
EDELWEISS合作的目标是使用锗低温探测器直接探测光暗物质，该探测器具有低阈值声子传感器技术和高效的电荷读出设计。我们在这里描述的发展，锗测辐射热计配备高阻抗热敏电阻的基础上NbxSi 1-x TES合金。高纵横比螺旋设计允许TES阻抗与JFET或HEMT前端放大器匹配。我们详细介绍了这些传感器和检测器优化的灵敏度，平衡声子的超导过渡特性的行为。我们报告的初步结果，200克锗探测器，校准使用71锗激活中子在LSM地下实验室。
2022-01-05 physics.ins-det
Low background techniques in bolometers for double-beta decay search
测辐射热计是一种低温粒子探测器，具有高能量分辨率和探测效率。某些类型的测辐射热探测器也能够执行有效的粒子识别。各种各样的辐射纯电介质和抗磁性材料使测辐射热技术在天体粒子物理学中的应用有利。特别是，由于其优越的性能，测辐射热计在世界范围内的努力寻找无中微子双β衰变的重要作用。这样的实验强烈要求极低水平的背景，可以很容易地模仿搜索的过程。本文综述了低本底辐射热双β衰变探测技术的最新进展。
2017-11-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Frequency Multiplexed SQUID Readout of Large Bolometer Arrays for Cosmic Microwave Background Measurements
采用在亚开尔文温度下工作的过渡边缘传感器（TES）测辐射热计的实验的一个技术里程碑是部署具有100 - 1000个测辐射热计的探测器阵列。这种阵列的一个关键技术是读出复用：能够在同一组导线上同时读出许多传感器。本文介绍了一种用于APEX-SZ和南极望远镜毫米波接收机的频域多路复用读出系统。在该系统中，探测器阵列被划分为七个探测器的模块，并且模块内的每个测辐射热计用唯一的~MHz正弦载波偏置，使得各个测辐射热计信号在频率空间中被很好地分离。来自模块中所有测辐射热计的电流被加在一起，并使用在4 K下工作的超导量子干涉器件（SQUID）进行预放大。室温电子设备解调载波以恢复测辐射热计信号，测辐射热计信号被单独数字化并存储到磁盘上。该读出系统相对于检测器本身贡献很少的噪声，对不需要的颤噪激励非常不敏感，并且提供了多路复用更大数量的传感器的技术途径。
2012-07-17 astro-ph.IM physics.ins-det
Searches for axioelectric effect of solar axions with BGO-scintillator and BGO-bolometer detectors
用BGO探测器对$p + d \rightarrow {^3\rm{He}}+γ~(5.5~ \rm{MeV})$反应中产生的5.5 MeV太阳轴子的轴电吸收进行了研究。得到了一个与模型无关的关于轴子-核子$g_{AN}^3$和轴子-电子$g_{Ae}$耦合常数乘积的极限：$| g_{Ae}\times g_{AN}^3|< 1.9\times 10^{-10}$（90% C. L.）
2015-01-14 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Optical performance of an ultra-sensitive horn-coupled transition-edge-sensor bolometer with hemispherical backshort in the far infrared
下一代远红外空间观测站将需要极其灵敏的探测器，只有将极低的固有噪声与高的光学效率结合起来才能实现。我们测量了超灵敏TES测辐射热计（NEP $\approx2\rm\ aW/\sqrt Hz$）在30- 60- $μ\rm m$波段的宽波段光学响应，辐射耦合到探测器上，探测器采用少模圆锥喇叭馈电和半球形背短路。我们表明，这些探测器具有60%的光学效率（由TES测辐射热计检测到的功率与通过喇叭天线传播的总功率之比）。我们发现，测量的光效率可以理解的模式传播通过喇叭天线的帮助下的空间模式过滤技术。
2016-03-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Noise correlation and decorrelation in arrays of bolometric detectors
测辐射热计是声子介导的探测器，用于粒子物理实验，以寻找罕见的过程，如无中微子双β衰变和暗物质相互作用。它们具有出色的能量分辨率，在从几keV到几MeV的能量范围内为几keV。然而，分辨率可能受到由机械装置的振动引起的噪声的限制。在辐射热计阵列中，部分噪声在不同的探测器之间是相关的，并且可以使用多通道去相关算法来去除。在本文中，我们提出了一种去相关的方法和它的应用程序从CUORICINO实验，62 TeO2测辐射热计阵列的数据。
2012-03-08 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
Demonstration of Thermal Images Captured by a Backside Illuminated Transition Edge Bolometer
研制了一种高温超导探测器，用于获取室温背景下的热图像.该探测器由YBa_2Cu_3O_（7-δ）（YBCO）超导薄膜淀积在YSZ衬底上制成，并对其结构进行了改进，以获得高响应性能。在检测器的背面上实现非常薄的吸收体层，以增加器件在红外（IR）频率范围的吸收。为了捕获热图像，使用XY平面上的可移动离轴抛物柱面镜来将包括物体的热信号的入射IR辐射聚焦到设备表面上。所捕获的热图像属于温度范围在300 K和400 K之间的物体，这与我们的成像光学系统相对应。
2021-08-18 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Monolayer graphene bolometer as a sensitive far-IR detector
本文详细分析了热电子测辐射热计（HEB）在功率检测模式下的预期灵敏度和工作条件，该热电子测辐射热计由几μm的单层石墨烯（MLG）薄片$^2$制成，可通过NbN（或NbTiN）超导接触嵌入平面天线或波导电路中，临界温度约为14 K。最近的数据上的电子-声子耦合的强度被用于在本分析和读出噪声的贡献的噪声等效功率（NEP）明确计算。读出方案利用约翰逊噪声测温法（JNT），允许使用HEB的窄带滤波器耦合的频域复用（FDM）。一般而言，滤波器带宽和求和放大器噪声对整个系统灵敏度有显著影响。分析表明，读出的贡献可以减少到测辐射热计声子噪声，如果检测器设备是在0.05 K和JNT信号被读取在约10 GHz的约翰逊噪声在平衡中发射的大幅减少。该测辐射热计除了具有高灵敏度（NEP < 10 $^{-20}$ W/Hz $^{1/2}$）外，还没有任何硬饱和极限，因此可用于任意对比度的远红外天空成像。通过改变测辐射热计的操作温度，可以微调灵敏度以适应特定应用中的背景光子通量。通过使用宽带低噪声动力学电感参量放大器，可以同时读取约100 s的石墨烯HEB，而不会使系统输出饱和。
2014-06-24 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiplexed readout of kinetic inductance bolometer arrays
动态电感测辐射热计（KIB）技术是被动式亚毫米波和太赫兹成像系统的候选技术。它的优点包括可扩展到大型2D阵列和在5 - 10 K的温度范围内使用中间低温操作。我们以前已经证明了在设备制造，光学集成和低温方面的可扩展性。在这篇文章中，我们解决了最后一个缺失的成分，读出。串行寻址频率激励（SAFE）的概念，是一种替代全频分复用在微波频率通常用于读出动态电感检测器。我们介绍的概念，并分析的标准，避免退化的信噪比在存在的热抗混叠滤波器固有的热探测器的复用读出。我们提出了一个实用的可扩展实现的读出系统集成到一个原型成像器与8712探测器。这是用于演示读出的噪声特性。此外，我们提出了实际的检测实验与一个站在实验室规模的成像仪。
2019-07-16 physics.app-ph physics.ins-det
Lithographic integration of TES microcalorimeters with SQUID multiplexer circuits for large format spectrometers
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
本研究通过光刻集成技术将TES微测热器与SQUID多路复用电路结合，旨在提高大格式光谱仪的焦点平面填充率，解决现有方案中线键合或倒装芯片键合的局限性。
2025-10-09 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
New results about the revolutionary bolometer assembly of BINGO
寻找无中微子双β衰变（0 $ν$ 2 $β$）是现代物理学的主要实验挑战之一。一种实验技术是由低温探测器命名的辐射热计，这是真正有前途的这一目的。目前使用该技术的吨级实验CUORE对$^{130}$ Te 0 $ν$ 2 $β$与TeO $_2$晶体的半衰期施加了最佳限制，但其灵敏度受到其背景的限制。因此，接下来将进行下一代实验CUPID（带粒子识别的CUORE升级），研究嵌入Li $_2$ MoO $_4$晶体中的$^{100}$ Mo，以降低$γ$背景。它还将读取Li $_2$ MoO $_4$产生的闪烁光，方法是在主吸收体旁边添加另一个Ge测辐射热计作为光探测器，以排除$α$背景。由于这一点，CUPID将达到比CUORE高2个数量级的灵敏度。然而，在这不足以检测0 $ν$ 2 $β$的情况下，BINGO（Bi-同位素下一代0 $ν$ 2 $β$天文台）正在准备下一代测热实验。为了提高0 $ν$ 2 $β$发现灵敏度，目标是大幅减少感兴趣区域中的背景事件的数量，并结合使用两种先前引用的同位素：$^{130}$ Te和$^{100}$ Mo。为了实现这一目标，BINGO提议实施主动低温否决以抑制外部$γ$背景，使用Neganov-Trofimov-Luke效应来增加光探测器灵敏度，并使用革命性的探测器组件来减少总表面放射性贡献。在这篇文章中，我们将重点放在后者，并提出了最新的结果…
2023-01-17 physics.ins-det
Composite macro-bolometers for the rejection of surface radioactive background in rare-event experiments
寻找罕见事件的实验，如无中微子双β衰变和暗物质候选者的相互作用，需要极低水平的背景。当这些实验使用宏测辐射热计进行时，表面附近的放射性污染特别令人担忧。为了控制表面污染的影响，我们开发了一种新的技术，该技术使用复合宏测辐射热计，以确定发生的能量沉积靠近材料的表面，直接围绕探测器。复合宏测辐射热计建议和研究在这里包括一个主要的能量吸收器，是热耦合到和完全包围薄吸收器，作为主动屏蔽。表面能沉积可以通过分析主吸收体和屏蔽中的同步信号来排除。在本文中，我们描述了一个完整的热模型和实验结果的三个原型探测器。该探测器由Ge、Si或TeO2薄吸收体作为有源屏蔽组成，所有这些吸收体都以TeO2晶体作为主吸收体。在所有情况下，表面事件拒绝能力清楚地证明。此外，模拟和初步结果表明，它是可能的，以检测能量沉积发生在屏蔽没有单独的读出通道。通过脉冲形状鉴别，屏蔽层中的能量沉积与主吸收体中的能量沉积相区别。这种简化使得这种技术成为一种可行的方法，用于在下一代测热双β衰变搜索中拒绝表面能沉积，例如CUORE实验的可能扩展或升级。
2011-03-09 nucl-ex physics.ins-det
CERES: A Cryogenic Experiment to Reconstruct Energy Systematics in TeO$_{2}$ bolometers
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文介绍了CERES实验，旨在通过直接测量TeO₂晶体中 calorimetric 响应的位置依赖性，以重构能量系统学，从而提高低温 calorimetric 检测器在寻找稀有事件如0νββ衰变中的性能。
2026-05-21 nucl-ex physics.ins-det
First test of an enriched $^{116}$CdWO$_4$ scintillating bolometer for neutrinoless double-beta-decay searches
首次成功地将富含$^{116}$ Cd的钨酸镉晶体闪烁体用作测量辐射热计。测量在地面上在18 mK的温度下进行。晶体质量为34.5 g，富集程度约为82%。尽管由于地面上的操作而产生了大量的堆积效应，但该探测器表现出了高能量分辨率（在0.2-2.6 MeV $γ$能量范围内的2-7 keV半高宽）、强大的粒子识别能力和高水平的内部放射性纯度。这些结果证明钨酸镉是一种非常有前途的探测器材料，用于下一代无中微子双β衰变测辐射热实验，如CUPID项目（CUORE升级与粒子识别）中提出的。
2016-06-24 nucl-ex physics.ins-det
Sensitivity to Cosmic Rays of Cold Electron Bolometers for Space Applications
与宇宙射线的相互作用是限制未来空间飞行任务中测辐射热探测器灵敏度的一个重要现象。我们使用来自放射源的伽马射线和来自X射线管的X射线测试了冷电子测辐射热计（CEB）对电离辐射的灵敏度。我们描述了测试设置和结果。正如预期的那样，由于传感元件的有效隔热和其可忽略的体积，我们发现CEB在很大程度上不受这个问题的影响。
2014-03-30 astro-ph.IM physics.ins-det
Single MoS2-flake as a high TCR non-cryogenic bolometer
本文提出一种由机械转移悬浮多层 MoS2 薄片构成的二维非低温测辐射热计，利用大吸收窗口和悬浮热隔离实现高 TCR 与低 NEP。
2024-06-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Design considerations for the optimization of λ-SQUIDs
本文通过解析方法提出了优化基于超导磁穿透深度温度依赖性的λ-SQUID探测器的设计考量，指出传感器热容应与吸收体热容相匹配，以实现亚eV级能量分辨率。
2023-10-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Thermal Kinetic Inductance Detectors for millimeter-wave detection
热动力学电感探测器（TKID）将传统测辐射热计的出色噪声性能与射频多路复用架构相结合，可实现下一代毫米波仪器所需的大量探测器。在本文中，我们首先讨论TKID中的预期噪声源，并推导出声子噪声贡献优于其他检测器噪声项（产生-复合、放大器和两级系统（TLS）噪声）的限制。其次，我们在黑暗环境中表征铝TKID。我们目前的测量TKID谐振器的品质因数约为$10^5$在80 mK。我们还讨论了测辐射热计的热导，热容量和时间常数。这些都是通过使用一个电阻器上的热岛激发测辐射热计测量。这些深色铝TKID证明噪声等效功率NEP = $2 \times 10^{-17} \mathrm{W}/\mathrm{\sqrt{Hz}} $，其中$1/f$膝关节在0.1 Hz，这为在150 GHz观测的地面望远镜提供了背景噪声限制性能。
2020-07-29 astro-ph.IM physics.ins-det
A new pulse shape description for $α$ particle pulses in a highly-sensitive sub-Kelvin bolometer
下一代宇宙学空间任务将对宇宙射线产生的寄生信号敏感。使用复合测辐射热计，我们研究了脉冲产生的$α$粒子，以了解运动的能量产生的电离辐射。使用一系列的测量在100 mK，我们比较了典型的拟合算法（数学模型）与第二种方法的脉冲解释卷积探测器的热响应函数的起始配置文件的热化非热声子，考虑到热传播的影响。使用这种新的拟合方法，我们已经消除了使用更常见的方法产生的非物理二次非线性因子的需要，并且我们发现与热物理学的已知方面非常一致的脉冲形式。这项工作是在努力产生一个物理模型的能量沉积在这个探测器进行。该模型的动机是再现的统计特征的实验数据集，和新的解释$α$脉冲形状代表了改善目前的理解，在这个探测器中的能量传播机制。
2018-07-25 astro-ph.IM physics.ins-det
