Xenon doping of Liquid Argon in ProtoDUNE Single Phase
深地下中微子实验（DUNE）将是下一代长基线中微子实验。远探测器设计为四个LAr-TPC（液氩时间投影室）模块的复合体，每个模块具有17 kt液氩。第一个远探测器技术的开发和验证是通过ProtoDUNE单相（ProtoDUNE-SP）进行的，ProtoDUNE-SP是CERN中微子平台上的770 t LAr-TPC。DUNE中至关重要的是光子探测系统，它将确保非束事件的触发-质子衰变，超新星中微子爆发和BSM搜索-并将改善中微子束事件的计时和量热。用氙掺杂液态氩是一种已知的技术，用于将氩发射的光（128 nm）偏移到更长的波长（178 nm）以便于其检测。在ProtodUNE-SP中进行了有史以来在LAr-TPC中进行的最大规模的氙气掺杂测试。从2020年2月到5月，注入的氙气量逐渐增加，以补偿由于空气污染造成的光损失。使用ProtoDUNE-SP光子探测系统（PDS）和运行前安装的专用装置研究了这种大型TPC的响应。利用第一种方法，可以研究相对于轨道位置的光收集效率，而利用第二种方法，可以区分氙气光和LAr光。即使在小的氙浓度（质量< 20 ppm）下，光移位机制也被证明是高效的，此外，它允许回收被污染物猝灭的光。光收集在远离检测平面处得到改善，增强了光子检测器沿漂移方向的响应均匀性，并证实了相对于128 nm光子，178 nm光子的瑞利散射长度更长。监测TPC的电荷收集，证明氙…
2021-10-30 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
Drift velocity and gain in argon- and xenon-based mixtures
我们目前的测量漂移速度和增益的气体混合物的基础上，Ar和CO2，CH 4，和N2作为淬灭剂，并比较它们与计算。特别是，我们展示了Ar-和Xe-CO2漂移速度的依赖性，并获得了气体中氮污染物的量，这在实际实验中可能会通过泄漏建立。提出了一种定量化的潘宁机制，有助于一个给定的气体混合物的汤森系数。
2004-02-09 physics.ins-det
First results of the two-phase argon avalanche detector performance with CsI photocathode
研究了带有CsI光电阴极的两相Ar雪崩探测器的性能，并讨论了其在中微子-核相干散射和暗物质搜索实验中的潜在应用。该检测器包括一个1厘米厚的液体Ar层和一个三重GEM倍增器在饱和蒸汽以上的液相中操作; CsI光电阴极沉积在第一GEM上。成功地检测到初级闪烁和电离信号，产生的β粒子在液体Ar中，已首次被证明在两相雪崩模式。
2007-02-27 physics.ins-det
Two-phase xenon emission detector with electron multiplier and optical readout by multipixel avalanche Geiger photodiodes
本文介绍了一种新的光学读出系统（THGEM + WLS + MGPD）在两相液氙探测器中的成功应用。
2013-04-17 hep-ex physics.ins-det
Pulse shape study of the fast scintillation light emitted from xenon-doped liquid argon using silicon photomultipliers
掺氙液氩已被提出作为闪烁探测器中纯液氩的良好替代物。在这项研究中，我们报告的时间分布的氙掺杂液氩发射的闪烁光的测量与摩尔浓度高达1600 ppm。一个紧凑的设置已经开发了这项研究，与硅光电倍增器（SiPM）作为光传感器和$^{210}\mathrm{Po}$和$^{90}\mathrm{Sr}$作为闪烁源。一个有效的模型的基础上的灭磁过程已被开发来描述的数据。结果表明，氙掺杂的液态氩是一种良好的快速闪烁体，可以用来代替四苯基丁二烯（TPB）的方式，保留其通过脉冲形状鉴别（PSD）的粒子识别的能力。
2021-02-22 hep-ex physics.ins-det
Attenuation of vacuum ultraviolet light in pure and xenon-doped liquid argon - an approach to an assignment of the near-infrared emission from the mixture
本文介绍了真空紫外光通过11.6cm长的纯氩和掺氙氩液氩池的透射实验结果。纯液氩在118 nm的实验短波长截止处没有衰减。基于保守的方法，可以推导出其自身闪烁光衰减长度的下限为1.10 m。将氙以百万分之几的浓度添加到液氩中，导致强氙相关的吸收特征，其用于最近发现的在电子束激发的液体氩-氙混合物中观察到的近红外发射的尝试性分配。三个吸收功能中的两个可以解释由受扰氙跃迁和第三个被困激子（Wannier-Mott）杂质状态。提供了连接140 nm处吸收线的等效宽度与氙浓度的校准曲线。
2015-11-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Understanding the Enhancement of Scintillation Light in Xenon-Doped Liquid Argon
测量惰性气体中的闪烁光是粒子物理中的一项重要探测技术。许多稀有事件的搜寻，如中微子束实验、无中微子双β衰变和暗物质搜寻，都使用氩基探测器。在液态氩中，加入少量氙可提高光产额，氙的加入量为$\sim 10 - 1000$ ppm。一般的增强机制和其途径，通过之间的能量转移氩和氙准分子是众所周知的，然而，吸收的重要性，氩准分子发射的原子氙还没有得到充分的认识。这种吸收显著降低了市售氩气中的光产率，氩气中含有痕量（$\rm \sim 0.1$ ppm）氙。添加$\sim 10$ ppm的少量氙掺杂剂恢复了这种损失的光，导致光产率比未掺杂的氩增加约两倍。在本文中，我们介绍了一个模型的光产生的氙掺杂氩，包括吸收和再发射，并比较它的光发射的时间依赖性在氙掺杂氩的测量。
2022-07-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A two-phase argon avalanche detector operated in a single electron counting mode
研究了双相氩雪崩探测器在单电子计数模式下的性能，以及在相干中微子-核散射和暗物质搜索实验中的潜在应用。该检测器由1 cm厚的液体Ar层和在液相上方的饱和蒸气中操作的三重GEM倍增器组成。在单电子计数模式下，在增益范围从6000到40000的探测器的成功操作，已首次被证明。
2006-11-07 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
Direct comparison of high voltage breakdown measurements in liquid argon and liquid xenon
随着贵液时间投影室尺寸的增长，其高电压要求增加，并且需要对介电击穿和电致发光的开始进行详细的、可再现的研究以告知其设计。氙击穿装置（XeBrA）是一个5升低温室，用于表征液态氙和液态氩的直流高压击穿行为。在阴极-阳极间距为1 ~ 6 mm、电压差为75 kV的条件下，对面积达33 cm $^2$的电极进行了测试。观察到击穿电场与电极面积之间呈幂律关系。在相同的实验装置中，液氩和液氙的击穿行为是可比的。
2019-12-16 hep-ex physics.ins-det
Detection of Noble Gas Scintillation Light with Large Area Avalanche Photodiodes (LAAPDs)
用大面积雪崩光电二极管（LAAPD）对Ar、Kr和Ar气中的闪烁光进行了一系列系统的测量。绝对量子效率的推导。Kr和Kr的值与制造商给出的值一致。对于第一次，我们表明，氩闪烁（128 nm）可以检测到量子效率超过40%。低压氩气显示出发射大量的非紫外线辐射。在此压力下，在氩气中产生非UV光子的平均能量消耗被测量为低于378 eV。
2004-12-23 physics.ins-det
Recent results on the properties of two-phase argon avalanche detectors
进一步研究了两相Ar雪崩探测器的特性，包括CsI光电阴极的特性。这种探测器在相干中微子-核散射和暗物质搜索实验领域具有相关性。研究的探测器包括一个1厘米厚的液体Ar层，然后由三重GEM倍增器。在这些探测器中，典型的增益达到10000，获得了良好的再现性和稳定的操作至少一天被证明。给出了不同放射源的X射线、γ射线和中子辐照下的振幅和脉冲形状特征。在较高的增益，在60千电子伏的沉积能量的初级闪烁和电离信号的检测，已被证明。
2008-07-03 physics.ins-det
Comparative Simulation of CEvNS Recoil Observables in Geant4 Using Germanium, Argon, and Xenon Targets
本研究基于Geant4模拟了锗、氩、氙靶的CEvNS反冲可观测量，实现了含Helm形状因子的模型，揭示了核质量对反冲能谱和形状因子抑制的影响，为相关研究提供模拟框架。
2025-10-17 hep-ex 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
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
Thick GEM versus thin GEM in two-phase argon avalanche detectors
考虑到厚GEM（THGEMs）在相干中微子-核散射、暗物质搜索和其他稀有事件实验中的潜在应用，在两相Ar雪崩探测器中比较了厚GEM和薄GEM的性能。该检测器包括一个1厘米厚的液体Ar层，然后是一个双THGEM或三倍GEM倍增器，在液相上方的饱和蒸气中操作。研究了三种类型的THGEM：由G10和Kevlar制成的THGEM和电阻电极（RETHGEM）。只有G10制造的THGEM在两相Ar中表现出稳定的性能，增益达到3000。成功地操作的两相氩雪崩探测器与薄或厚GEM倍增器被证明在低检测阈值，分别为4和20个初级电子。与三重GEM相比，双THGEM乘法器产生较慢的阳极信号;这允许应用脉冲形状分析以有效地抑制噪声信号。两个倍增器的噪声率进行了评估，在两相Ar;与20个电子的检测阈值和应用脉冲形状分析的噪声水平低至0.007赫兹每1平方厘米的有效面积达到。
2008-05-14 physics.ins-det
High Efficiency Detection of Argon Scintillation Light of 128nm Using LAAPDs
研究了有效收集和探测氩气、氪气和氙气发出的真空紫外光的可能性。在这些波长下，大面积雪崩光电二极管（LAAPD）的绝对量子效率。真空紫外光的波长下降到128 nm的Ar发射被证明是可检测的硅雪崩光电二极管在量子效率超过42%。经测量，涂覆有Al+MgF $_2$的柔性聚酯薄膜箔在氩发射波长下具有$\sim$ 91%的镜面反射率。低压氩气显示出发射大量的非紫外线辐射。在此压力下，在氩气中产生非UV光子的平均能量消耗被测量为低于378 eV。
2005-11-10 physics.ins-det
Study of radon reduction in gases for rare event search experiments
稀有元素氩和氙经常被用作弱相互作用粒子（如中微子和暗物质）的目标和事件探测器。对于这种罕见的过程，背景辐射必须小心地最小化。氡是最重要的污染物之一，因为它是微量天然铀的必然产物。为了设计减少这种污染的净化系统，在190-295 K温度范围内，以0.5和2标准升/分钟的流速，研究了具有不同吸附性能和固有放射性纯度的各种木炭对氮气、氩气和氙气载气中氡的吸附特性。各种炭的基本性能参数包括平均穿透时间（$τ$）、动态吸附系数（k $_a$）和理论级数（n）。它示出的k $_a$ -值的氡在氮气中，氩气中，氙气的碳陷阱的温度降低而增加，并且它们是显着大于在氮气和氩气中比在氙气由于吸附饱和效应。结果表明，与氙不同，氡在氮和氩中的动态吸附系数严格遵守阿仑尼乌斯定律。实验结果强烈表明，硝酸蚀刻Saratech是所有使用的木炭品牌中的最佳候选者。它可以降低LZ液体氡探测器中的总氡浓度，以满足寻找暗物质的最终目标。
2018-06-29 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
High Voltage Insulation and Gas Absorption of Polymers in High Pressure Argon and Xenon Gases
高压气体时间投影室（HPGTPC）由多种材料制成，其中许多材料在高压惰性气体环境中还没有很好地表征。随着HPGTPC的尺寸向吨级探测器扩展，组件变得更大，更复杂，需要详细了解结构支撑和高压绝缘体的行为。这包括识别具有可预测机械性能且没有可能导致场变形或火花的表面电荷积累的材料。本文研究了高压气体环境对绝缘聚合物PTFE、HDPE、PEEK、POM和UHMW在氩气和氙气中的机械和电气效应，包括吸收、溶胀和高压绝缘强度。
2018-08-10 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Observing the Migdal effect from nuclear recoils of neutral particles with liquid xenon and argon detectors
近年来，暗物质直接探测实验激发了人们对米格达尔效应的兴趣，在米格达尔效应中，它被用来将灵敏度扩展到较低的暗物质质量。由于缺乏对米格达尔效应的观测，信号的计算受到很大的理论不确定性的影响。因此，希望尝试对米格达尔效应进行第一次测量，并测试米格达尔效应的理论预测，以校准对潜在暗物质信号的实验响应。在这项工作中，我们探讨的可行性，观察在氙和氩的Migdal效应。我们对来自过滤源的低能中子进行了概念验证计算，并使用反应堆，Spanish中子源或$^{51}$ Cr作为潜在的中微子源。我们进行探测器模拟氙目标，并发现，与现有技术，低能量中子源是最有前途的，只需要一个温和的中子通量，探测器的大小，和曝光时间。
2022-04-27 hep-ph physics.ins-det
Performance of a Large Area Avalanche Photodiode in a Liquid Xenon Ionization and Scintillation Chamber
用大面积雪崩光电二极管（LAAPD）探测了α粒子、电子和γ射线在液体氙（LXe）中产生的闪烁光。测量α闪烁产率作为施加的电场的函数。我们估计LAAPD的量子效率为45%。来自零电场下的光测量的最佳能量分辨率对于来自Bi-207的976 keV内转换电子为7.5%（sigma），并且对于来自Am-241的5.5 MeV α粒子为2.6%（sigma）。用于这些测量的检测器也作为网格电离室操作以测量电荷产额。我们证实，在LC 10中使用LAAPD不会引入抑制自由电子漂移的杂质。
2005-02-14 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
Two-phase Cryogenic Avalanche Detector with electroluminescence gap operated in argon doped with nitrogen
本文研究了一种带电致发光（EL）隙的两相低温雪崩探测器（CRAD），工作在掺有少量（49 $\pm$ 7 ppm）氮的氩中。EL间隙使用位于间隙周边的低温光电倍增管光学读出。我们提出的N $_2$含量，检测器的灵敏度，X射线诱导的信号，EL间隙产量和电子寿命的液体中的测量结果。探测器的灵敏度，在0.6 kV/cm的液体Ar中的漂移场，测量为9和16个光电子记录在光电倍增管每千电子伏的沉积能量分别在23和88千电子伏。这种两相探测器对S2（电离诱导）信号具有增强的灵敏度，在用于暗物质搜索和低能中微子探测的氩探测器领域中是相关的。
2016-05-27 hep-ex physics.ins-det
Intense Vacuum-Ultraviolet and Infrared Scintillation of Liquid Ar-Xe Mixtures
在液体惰性气体粒子探测器的背景下描述了掺氙液态氩的真空紫外光发射。研究了从0.1 ppm到1000 ppm的液氩中的氙浓度。通过记录光发射谱，观察到氩的第二准分子连续谱（$\sim$ 127 nm）向氙的第二准分子连续谱（$\sim$ 174 nm）的能量转移。在氙浓度为$\sim$ 10 ppm时，转移几乎饱和，另外，在峰值波长为1.17 $μ$ m的红外线中的强发射，在真空紫外辐射的峰值波长为174 nm处，电子沉积的能量为每MeV（13000 $\pm$ 4000）个光子（氙的第二受激准分子连续谱）被确定为每MeV电子能量沉积（20000 $\pm$ 6000）个光子。在这些激发条件下，纯液态氩发射（22000 $\pm$ 3000）光子/MeV电子能量沉积在峰值波长127 nm处。本文报道了10 ppm Ar-Ar液体混合物的电子束感生发射光谱，其波长范围为115 nm ~ 3.5 $μ$ m。还显示了氙浓度从0.1 ppm到1000 ppm呈指数变化的氙掺杂液氩的VUV发射光谱。在真空紫外线以及在近红外线的明确定义的波长位置的光发射的时间结构测量。
2015-11-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Detection capability of Migdal effect for argon and xenon nuclei with position sensitive gaseous detectors
由于迁移效应可以提高直接探测低质量区域暗物质的灵敏度，因此引起了人们的兴趣。尽管米格达尔效应非常重要，但尚未在实验上观察到。用蒙特卡罗模拟研究了中子散射中Migdal效应首次观测的一种现实的实验方法。在这项研究中，潜在的背景率一起研究的事件率的米格达尔效应的中子源。发现填充有氩或氙目标气体的桌面大小的$\sim (30\rm cm )^3$位置敏感气体检测器可以以足够的速率（O（$10^2\sim10^3$）事件/天）检测Migdal效应的特征签名。一个简单的实验装置的模拟结果表明，两个显着的背景源，即本征中子和中子感生γ射线。这些背景率被发现是远远高于中子散射中的Migdal效应。作为这项研究的结果，它的结论是，在中子散射中的Migdal效应的实验观察可以实现一个很好的理解和减少的背景。
2020-09-13 hep-ex physics.ins-det
Photon emission and atomic collision processes in two-phase argon doped with xenon and nitrogen
本文对掺氮、掺氙的两相氩中的光子发射和原子碰撞过程进行了全面的分析。掺杂剂旨在将纯Ar的VUV发射转换为液相中的N2掺杂剂的UV发射和气相中的N2掺杂剂的近UV发射。这种混合物与两相暗物质和低能中微子探测器有关，具有增强的初级和次级闪烁信号的光子收集效率。基于这种分析，我们表明，最近提出的假设增强的激发转移从Ar到N2物种在两相模式是不正确的或需要假设一个新的极端机制的激发转移生效在较低的温度下，特别是通过ArN2化合物（范德华分子）的共振激发转移。
2017-02-13 astro-ph.IM hep-ex physics.atm-clus
Xenon-Doped Liquid Argon TPCs as a Neutrinoless Double Beta Decay Platform
本研究探讨了在10 kton级地下液氩TPC中掺杂2%氙以搜寻无中微子双贝塔衰变的方案，分析了设计要求与背景抑制，发现该探测器有望达到2-4 meV的$m_{ββ}$灵敏度。
2022-03-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Modelling the behaviour of microbulk Micromegas in Xenon/trimethylamine gas
我们模拟的响应状态的最先进的微孔单级电荷放大装置（“microbulk”Micromegas）在由氙/三甲胺在各种浓度和压力的气体气氛。放大结构，用光刻技术类似的气体电子倍增器（GEM）的制造中所遵循的，由一个100微米的边长的等边三角形图案与50微米直径的孔放置在其顶点。一旦初级电子被引导到孔凭借一个优化的字段配置，雪崩沿50微米高的通道蚀刻出原来的双铜包层聚酰亚胺箔。为了正确解释空穴入口处的强场梯度以及雪崩过程的波动（最终决定可实现的能量分辨率），我们放弃了流体动力学框架，采用从基本截面获得的电子轨迹的纯微观描述。我们表明，实现一个令人满意的描述需要额外的假设原子分子（潘宁）转移反应和电荷重组。
2015-06-16 physics.ins-det
A Noble Gas Detector with Electroluminescence Readout based on an Array of APDs
我们提出的雪崩光电二极管（APD）的阵列的电致发光检测器的读出操作的结果。探测器包含24个APD，它们之间的间距为15 mm，允许同时进行能量和位置测量。在氙（3.8巴）和氩（4.8巴）进行测量，显示出良好的能量分辨率为5.3%FWHM在60 keV的氙和9.4%，在氩气中分别。在蒙特卡洛研究之后，可以通过减小传感器之间的间距来显著提高性能。
2015-11-06 physics.ins-det
Design, construction and commissioning of the PandaX-30T liquid xenon management system
本文介绍PandaX-30T的First-X液氙管理系统，通过高压低温储罐、换热器和无排放液相输送方案实现6吨级氙的安全储存与快速灌注、回收，速率较PandaX-4T提升数十倍。
2023-04-15 physics.ins-det
Development of liquid xenon detectors for medical imaging
本文介绍了我们研制的用于医学成像、正电子发射断层成像和单光子成像的液体氙探测器。文中还简要地叙述了几种适用于探测氙闪烁的光子探测器（光电倍增管和大面积雪崩光电二极管）的研究结果。
2002-11-28 physics.ins-det physics.med-ph
First demonstration of a bubble-assisted Liquid Hole Multiplier operation in liquid argon
我们证明，时间，气泡辅助液孔倍增器（LHM）在液氩中的操作。LHM对辐射诱导电离电子和初级闪烁光子都敏感，由浸没在惰性液体中的穿孔电极组成，下面捕获稳定的气泡。沉积在液体中的电子或从电极表面上的光电阴极发射的微膨胀诱导的光电子被收集到空穴中;在穿过液体-气体界面后，它们在气泡内诱导电致发光。经过验证，在以前的作品中的LHM概念在液态氙，我们在这里提供第一个初步的结果，其操作在液态氩。我们证明了厚气体电子倍增器（THGEM）电极下的气泡遏制，并提供检测器对α粒子的响应，记录与SiPM -在电致发光和适度的气体倍增;成像能力也得到了证明。
2019-09-26 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
VUV Reflectance Measurements for Materials Relevant to Argon and Xenon Experiments
Universiteit van Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Nikhef National Institute of Subatomic Physics（NIKHEF国家亚原子物理研究所）；Instituto de Física Corpuscular, CSIC and Universitat de València（瓦伦西亚大学与西班牙高等科学研究委员会粒子物理研究所）
本研究开发了一种在氩气环境中测量探测器材料反射率的系统，验证了铝和不锈钢在紫外和真空紫外范围的反射率，为下一代实验提供关键数据。
2026-04-02 hep-ex physics.ins-det
Radio Frequency and DC High Voltage Breakdown of High Pressure Helium, Argon, and Xenon
由于有可能将子离子从双β衰变事件引导到用于钡标记的单离子传感器，NEXT合作正在开发一项研发计划，以测试射频（RF）地毯在高压氙气中的离子传输。这将需要在比先前报道的更高压力下的状态下的毯式功能，这意味着相应地比现有系统中更大的电极电压。由于高压氙相对于低压氦（大多数现有RF毯装置中的工作介质）的更高的预测击穿强度，这种操作模式对于当代RF毯几何形状似乎是合理的。在本文中，我们提出了第一次测量的高压介质强度的氙气在高压下，并在相关的RF频率的离子传输（在10 MHz的范围内），以及新的DC和RF测量的高压氩气和氦气的介电强度在小间隙尺寸。我们发现击穿电压是与稳定的RF地毯操作给定的气体，压力，电压，材料和几何形状的利益。
2020-04-23 nucl-ex physics.ins-det
Application and modeling of an online distillation method to reduce krypton and argon in XENON1T
为XENON 1 T暗物质实验开发了一种新的在线蒸馏技术，以减少探测器工作时比氙更易挥发的本征背景组分，如氪或氩。该方法基于使用XENON 1 T低温蒸馏柱对检测器系统的气体体积进行连续纯化。氙中氪浓度达到$(360 \pm 60)$ ppq。这是迄今为止在运行的暗物质探测器的基准体积中测量到的最低浓度。开发了一个模型，并拟合数据，以描述在550天的时间跨度内，包括XENON 1 T的调试和科学运行的几种操作模式下，探测器系统的液体和气体体积中的氪演变。在线蒸馏也被成功地应用于去除Ar-37注入后的低能校准XENON 1 T。这使得将来可以使用Ar-37作为常规校准源。在线蒸馏可以应用于下一代实验，以在任何科学运行之前或期间去除氪。这里开发的模型允许进一步优化的蒸馏策略，为未来的大规模检测器。
2022-06-14 hep-ex physics.ins-det
The Photon-Assisted Cascaded Electron Multiplier: a Concept for Potential Avalanche-Ion Blocking
我们提出了一种光子辅助级联电子倍增器（PACEM），它具有潜在的气体辐射探测器中的离子回流阻塞：雪崩从第一个倍增阶段传播到连续的一个通过其光子，这反过来又诱导光电子发射从光电阴极沉积在第二倍增阶段，倍增过程可能会进一步继续通过电子雪崩传播。通过适当选择几何形状和场，光子介导级允许完全阻挡离子回流到第一元件中;因此，只有来自第一元件的离子将流回漂移区。PACEM概念在氙中操作的双MHSP（微孔和条形板）级联倍增器中得到验证，其中中间闪烁级提供约60的光学增益。双MHSP探测器的总增益超过10^4，对5.9 keV X射线的能量分辨率为18% FWHM。
2006-06-25 physics.ins-det
High pressure operation of the Photon-Assisted Cascaded Electron Multiplier
本文介绍了最近引进的光子辅助级联电子倍增器（PACEM）在高压氙气中的工作情况。PACEM是一种多步电子倍增器，其中在电子雪崩中产生的VUV闪烁用于信号传播：级联的第一元件中产生的VUV闪烁诱导从放置在第二元件的顶表面上的CsI光电阴极发射光电子。这些光电子通过电荷雪崩进一步倍增。放置在级联的第一和第二元件之间的金属网状电极完全阻挡它们之间的电荷转移。光学增益为103，实现了在氙在大气压下，下降到25，在3.3巴，施加电压为700和1100 V，分别。考虑到随后的电荷倍增，总增益高于用三重GEM和双THGEM获得的增益。
2008-07-31 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
Magnetically-coupled piston pump for high-purity gas applications
基于稀有元素（如气态或液态氩或氙）的实验利用靶材料的电离和闪烁特性来探测辐射诱导反冲。对高光和电荷产率的要求是将负电性杂质减少到远低于ppb水平。为了实现这一点，目标材料在气相中连续循环通过净化器并返回到检测器。此外，所需的低本底指示接触气体的所有组件的低Rn散发速率。由于商用泵通常会从内部组件上的润滑剂或通过小的空气泄漏引入负电性杂质，并且其设计不符合放射性纯度要求，因此定制泵是一种有利的替代方案。与斯坦福大学的nEXO小组和伦斯勒理工学院的nEXO/XENON小组合作，在明斯特开发了一种新的泵，该泵基于密封的低Rn辐射容器中的磁耦合活塞。这款泵可提供高性能的惰性气体，氩气可达到210标准升/分钟（slpm）以上，氙气可达到170标准升/分钟以上，同时保持高达1.9 bar的压缩，展示了其用于惰性气体检测器和其他需要高标准气体纯度的应用的能力。
2018-06-19 physics.ins-det
Evaluation of radon adsorption efficiency values in xenon with activated carbon fibers
铀系中产生的放射性惰性气体氡-222（$\mathrm{^{222}Rn}$，或Rn）是许多地下实验的重要背景来源。研究了活性炭纤维（ACFs）在空气（Air）、氩气（Ar）和氙气（Xe）中对氡的吸附性能。本研究对日本UNITIKA公司生产的六种活性炭纤维（A-7、A-10、A-15、A-20、A-25和S-25）进行了放射性活度测定，发现A-20的放射性活度为$<5.5$ ~ $\mathrm{mBq/kg}$，置信水平为$90\%$。在空气和氩气中，活性炭纤维A-15在Rn吸附饱和前的吸附效率最大，为$1/10000$还原，饱和后的吸附效率大于$97\%$。在惰性气体中，活性炭纤维A-20对氡的吸附能力最强。S-25、A-25和A-15对氡的吸附性能相近。
2020-08-06 physics.ins-det
Liquid Xenon Detectors for Positron Emission Tomography
PET是一种功能性成像技术，其基于在产生正电子的β衰变之后检测湮灭光子。在本文中，我们提出了一种新的PET系统的概念，临床前应用组成的一个环的12个时间投影室充满液体氙雪崩光电二极管。电离电荷和闪烁光的同时测量导致空间分辨率、图像质量和灵敏度的显著改善。模拟结果表明，该系统的能量分辨率小于10%（FWHM），灵敏度为15%。使用原型TPC的第一次测试表明位置分辨率<1 mm（FWHM）。
2011-04-07 physics.ins-det physics.med-ph
Fast-neutron and gamma-ray imaging with a capillary liquid xenon converter coupled to a gaseous photomultiplier
伽马射线和快中子成像是用一种新型的液体氙（LXe）闪烁探测器进行的，该探测器由气体光电倍增管（GPM）读出。直径为100 mm的探测器原型包括一个毛细管填充的激光转换器/闪烁体，耦合到一个三重THGEM成像GPM，其第一个电极涂有CsI紫外光电阴极，在Ne/5%CH4低温下工作。在2D中的辐射定位来自于在GPM的分段阳极上测量的微膨胀诱导的光电子雪崩。从Pb边缘吸收体的辐照出发，导出了AmBe中子源产生的Co-60 γ射线和快中子/γ射线混合场的定域特性。Co-60和AmBe源的空间分辨率分别达到12+/-2 mm和10+/-2 mm（FWHM）。实验结果与GEANT 4模拟结果吻合较好。计算的最终预期分辨率为我们的应用相关的4.4和15.1 MeV的伽马射线和1-15 MeV的中子分别为2-4 mm和~2 mm（FWHM）。这些结果表明，潜在的适用性的新探测器的概念，快速中子共振射线照相（FNRR）和双离散能量伽马射线照相（DDEGR）的大型物体。
2017-07-15 physics.ins-det
Characterization of external cross-talk from silicon photomultipliers in a liquid xenon detector
本研究在LoLX液氙探测器中测量了SiPM的外部串扰，通过时间相关性和Geant4模拟，量化了不同过电压下的光子发射产额，为探测器性能评估提供关键数据。
2025-02-21 hep-ex physics.ins-det
Simultaneous reconstruction of scintillation light and ionization charge produced by 511 keV photons in liquid xenon : potential application to PET
为了评估用于正电子发射断层成像的液体氙探测器的性能，我们研究了由511 keV光子在小型原型探测器中产生的闪烁光和电离电荷。用大面积雪崩光电二极管检测闪烁光，而电离电子在漂移高达3 cm后收集在装有低噪声电子器件的阳极上。研究了操作条件作为电场的函数。通过结合闪烁光和电离电荷信号实现了<10%（FWHM）的能量分辨率。研究了闪烁光与电离信号之间的关系。为了优化未来的探测器设计，对波动的来源进行了分析。
2009-06-22 physics.ins-det physics.med-ph
Measurement of the Argon Purity by ICP-MS and Results of the Analysis of the Gas Used for the MicroBooNE Experiment
测量氩的纯度对于所有基于氩的稀有事件研究实验都是至关重要的。质谱法通常用于评估低本底探测器材料样品中的铀和钍污染;然而，这项技术有可能提供目前尚未开发的其他有价值的信息。我们已经表明，通过ICP-MS，可以识别和量化氩气中常见的化学污染物。初步测试是用从FNAL的MicroBooNE实验和LSC的ArDM实验中提取的气体进行的。在前一种情况下，我们证明了相关的氮污染远高于在商业氩气中测量的氮污染。在ArDM中，我们确定并量化了用于科学运行的气体中汞的存在。在这两种情况下，氩气中均存在氪（~ppb）和氙（~ 10 s ppb）。
2023-03-01 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
Studies of a three-stage dark matter and neutrino observatory based on multi-ton combinations of liquid xenon and liquid argon detectors
我们研究了一个三级暗物质和中微子天文台，该天文台基于多吨级的两相液态氘和氩探测器，这些探测器具有足够低的背景，对低至10 E-47 cm ^2的WIMP暗物质相互作用截面敏感，并通过使用质量比为5：1的两个靶元素来提供WIMP质量的识别和两个独立的测量，给出了事件数的预期相似性。同样的探测系统也将允许测量pp太阳中微子光谱，银河系超新星的中微子通量和温度，以及136 π ~ 10 E27 - 10 E28 y的无中微子双β衰变，对应于从当前中微子振荡数据预测的马约拉纳质量。所提出的方案将分三个阶段G2、G3、G4运行，从基准质量1吨的氘+ 5吨的氩（G2）开始，进展到10吨的氘+ 50吨的氩（G3），然后根据后者的结果和性能，扩展到100吨的氘+ 500吨的氩（G4）。这种按比例放大的方法提供了将一个级的Ar容器和辅助系统用于随后级的Ar检测器的优点，在每个级仅需要一个新的检测器容器。模拟表明，通过利用靶材料的增加的外部厚度作为自屏蔽，可以将所有外部和内部背景水平降低或排除到对于每个后续质量水平每年<1次事件的水平。随着质量尺度的增加，该系统对每年的信号调制变得越来越敏感，氘和氩的结果一致证实了信号的银河起源。暗物质的自旋依赖性和非弹性相互作用的敏感性也包括在内，我们的结论与讨论可能的进一步收益从使用氘/Ar混合物。
2012-04-15 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
X-ray ionization yields and energy spectra in liquid argon
本工作的主要目的是为基于液态Ar探测器的稀有事件低温雪崩探测器（CRADs）研究和其他实验提供液态Ar中X射线电离产额和能谱的参考数据。我们提出了两个相关的研究结果。首先，X射线复合系数的能量范围为10-1000 keV和电离产额在不同的电场，在0.6和2.3 kV/cm，在液体Ar的基础上的一个专门的实验结果。其次，在15-40 keV的能量范围内的脉冲X射线在液体Ar中的能量谱，在给定的实验中获得的，包括与两相CRAD，解释和比较使用计算机程序计算，以正确地确定吸收的X射线能量。首次系统地给出了液态Ar的X射线复合系数和电离产额。
2016-01-20 physics.ins-det
Secondary Scintillation Yield in Pure Xenon
在室温下工作的气体正比闪烁计数器中，研究了氙的二次闪烁产额与闪烁区电场的关系。一个大面积的雪崩光电二极管用于读出的VUV二次闪烁产生的气体，连同5.9 keV的X射线直接吸收在光电二极管。后者被用作参考，用于确定由闪烁脉冲产生的载流子的数量，从而确定撞击光电二极管的VUV光子的数量。闪烁放大参数的值为140光子/kV。所得结果与室温下用蒙特卡罗模拟和玻尔兹曼计算所预测的结果以及低温下饱和氙蒸气的结果一致，比以前在室温下测得的结果高出一倍左右。
2007-02-16 physics.atom-ph physics.ins-det
Development & Characterization of Electrodes for large-scale Xenon Time Projection Chambers
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of California San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文介绍了大规模氙时间投影室电极的设计与制造，通过模拟和测试实现了高电压电极的开发，并在XENONnT实验中安装用于探测暗物质和稀有事件。
2026-01-14 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Numerical Qualification of Eco-Friendly Gas Mixtures for Avalanche-Mode Operation of Resistive Plate Chambers in INO-ICAL
一个生态友好的替代气体混合物的雪崩模式操作的电阻板室的数值资格是这项工作的灵魂。为了识别气体混合物，作者在其他地方开发的数值模型已首先建立了模拟的数字的优点（效率和流光概率）与实验数据的气体混合物中使用的INO-ICAL。然后，它已被用来模拟基于氩气，二氧化碳和氮气的气体混合物的相同属性，通过研究其不同的属性，确定为潜在的替代品。通过将模拟结果与INO-ICAL中使用的标准气体混合物以及其他基于生态友好型氢氟碳化合物（HFO 1234 ze）的潜在替代物的实验数据进行比较，研究了这种生态友好型气体混合物的功效。为了提高所提出的气体混合物的功效，进行了传统方法（添加少量SF $_6$）和替代方法（探索高端电子产品的选择）的研究。
2021-05-03 hep-ex physics.ins-det
Why would you put a flashlight in a dark matter detector?
本文测量了全SiPM双相液氙时间投影室中的外部串扰效应，评估其对未来氙暗物质实验的影响并提出可能的解决方案。
2024-01-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
