Performance of a Time-Projection-Chamber with a Large-Area Micro-Pixel-Chamber Readout
研制了探测体积为23*28*31 cm ^3的微型时间投影室，并对其基本性能进行了测试。微TPC由一个探测面积为31*31 cm ^2的微像素室作为二维成像装置和一个有效面积为23*28 cm ^2的气体电子倍增器作为前置气体倍增器组成。微型TPC在50，000的气体增益下运行，并测量了能量分辨率和空间分辨率。
2007-01-08 physics.ins-det
Twin GEM-TPC Prototype (HGB4) Beam Test at GSI - a Development for the Super-FRS at FAIR
GEM-TPC探测器将成为标准Super-FRS探测系统的一部分，作为沿分离器及其三个分支的几个中心站的跟踪探测器。
2016-12-16 physics.ins-det
TPC Performance in Magnetic Fields with GEM and Pad Readout
一种新型的带电粒子跟踪装置，一个高精度的时间投影室与气体电子倍增器和垫读出，是一个领先的候选人作为中央跟踪器的实验在国际直线对撞机。为了表征这样的系统的性能，一个小TPC已在磁场内运行，测量宇宙射线和激光轨迹。良好的跟踪分辨率和两个粒子的分离，足够的大规模ILC中央跟踪器，实现。
2005-09-07 physics.ins-det
Performance evaluation of a GEM-based readout module for the ILC TPC with a large aperture GEM-like gating device by a beam test
在国际直线对撞机（ILC）上利用反冲质量技术对希格斯玻色子进行精确测量时，需要有较高的动量分辨率。国际大型探测器（ILD）设计为通过MPGD读出时间投影室（TPC）满足这一要求，该时间投影室提供约200个采样点，每个采样点的空间分辨率为100 $μ$ m，在3.5 T的磁场中运行。然而，存在一个潜在的问题，即在端平面检测器模块中的气体放大过程中产生的许多正离子将流回到TPC的漂移体积中并使其电场失真。这些正离子必须在到达漂移体积之前通过门控装置去除。我们已经开发了一种类似GEM的门控装置（门控箔），以防止离子回流到漂移体积，并评估其性能。在DESY进行了性能测量，使用5 GeV电子束和1 T磁场中的大型原型TPC。我们已经测量了我们的MPGD模块配备的门控箔和电子传输率的门控设备的空间分辨率。这是世界上第一个配备高性能选通设备的“无线”TPC的测试束实验。在这份报告中，我们提出了我们的空间分辨率和电子传输率的结果。
2020-02-27 physics.ins-det
A Gaseous Time Projection Chamber with Micromegas Readout for Low Radioactive Material Screening
低放射性物质筛选对于稀有事件搜索实验，如无中微子双β衰变和地下实验室中的暗物质搜索，正变得至关重要。气体时间投影室（TPC）可以用于具有大的有效面积和高效率的这种目的。成功地构建了一个具有约20 $\times$ 20 cm $^2$的Micromegas读出平面的气体TPC，用于表面α污染测量。我们的特点是能量分辨率，增益稳定性和跟踪能力与校准源。利用气态TPC的独特径迹相关背景抑制削减，我们已经确定TPC的α背景率为0.13 $\pm$ 0.03 $μ$ Bq/cm $^2$，与领先的商业解决方案相当。
2022-08-05 physics.ins-det
Time Projection Chamber as Inner Tracker for Super Charm-Tau Factory at BINP
目前，Budker INP正在开发一个超级Charm-Tau工厂项目，该项目包括一个亮度为$10^{35}$，cm $^{-2}$ s $^{-1}$的高亮度对撞机和一个通用磁探测器。探测器的跟踪系统将包括内部跟踪器（IT）和漂移室（DC）。IT的一个选项是时间投影室（TPC）。TPC的优点是高空间分辨率和通过记录dE/dx损失的颗粒识别能力。然而，使用时间投影室意味着严重的挑战。例如，TPC必须同时处理来自数千个事件的轨迹并保持巨大的数据速率。这项工作描述了在各种气体混合物的传输特性的蒙特卡罗研究提出TPC的结果。此外，离子回流的模拟及其对空间分辨率的影响也将被报道。
2020-05-20 physics.ins-det
Development of a GEM based TPC Readout for ILD
对于预计将在国际直线对撞机上建造的国际大型探测器，打算将一个时间投影室用作主要的跟踪探测器。放大将由微模式气体检测器（MPGD）提供。一种选择是使用气体电子倍增器（GEM）结合分段焊盘读出平面。DESY的TPC小组开发了一种模块化系统，实现了安装在薄陶瓷网格上的三重GEM堆栈。与常用的玻璃钢框架相比，这种材料选择允许在减少的材料量和死区的情况下实现支撑结构的高机械刚度。本文概述了这一系统的现状。这包括讨论我们希望在上一代模块中改进的要点以及在最新版本中实现的内容。模块生产过程的改进，确保了一致的质量，并向可能的批量生产迈出了一步。
2017-03-16 physics.ins-det
Development of Dual-phase Xenon TPC with a Quartz Chamber for Direct Dark Matter Search
在双相氙时间投影室（TPC）中密封石英室的想法有可能提高未来直接搜索暗物质的探测器灵敏度。在未来的暗物质实验中，TPC探测器面临的一个主要挑战是减少内部背景，如$^{222}$ Rn和电离信号的恶化，由于电负性杂质。密封的石英腔室可以将TPC的敏感体积与外部干扰隔离，因此预计可以防止由放射性和负电性杂质引起的污染，这些杂质来自外部检测器材料。在日本的神冈天文台，我们开发了一种TPC，它带有一个石英腔室，其中含有$ϕ48 \times 58$ mm体积的液体氙。在这个开发阶段，我们的目标不是石英腔室的完美密封性。我们的目标有两个：首先，通过使用校准源来证明TPC中石英材料的存在不会影响其操作;其次，对TPC的特性进行定量测量。在75- 384 V/cm的电场范围内，我们成功地测量了液体氙中电子的漂移速度为1.2- 1.7 mm/ $μ$ s，还观察到单个电离电子产生的小S ~ 2信号，光产额为16.5 $\pm$ 0.5 PE。这些结果与预期值一致;因此，我们的演示为结合石英室的TPC提供了原理证明。
2020-09-13 hep-ex physics.ins-det
Building a large-area GEM-based readout chamber for the upgrade of the ALICE TPC
大型时间投影室（TPC）是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ALICE实验中跟踪和识别带电粒子的主要装置。在2019-2020年的第二次长时间关闭之后，LHC将以高达50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这大约是TPC目前读出速率的100倍。为了充分利用LHC的潜力，TPC将根据气体电子倍增器（GEM）技术进行升级。ALICE TPC外读出室（OROC）的原型配备了12个大尺寸GEM箔作为放大级，以证明用新技术取代当前多丝比例室的可行性。总面积为$\sim$ 0.76 m $^2$，是迄今为止建造的最大的基于GEM的探测器。GEM OROC安装在试验场笼内，并使用放射源进行调试。
2016-06-13 hep-ex physics.ins-det
Development of a GEM-TPC prototype
GEM箔用于TPC的放大级而不是传统的MWPC允许人们绕过选通的必要性，因为由于非对称场配置，反向漂移被抑制。通过这种方式，可以实现一种新颖的连续运行的TPC，这代表了PANDA中央跟踪器的一种选择。一个直径为300毫米、长度为600毫米的中型原型将在GSI的FOPI光谱仪内使用中等能量（E = 1-3AGeV）的碳或锂束进行测试。在现实的实验条件下，这种检测器测试应该使我们能够验证单个轨道的空间分辨率和位移顶点的重建能力。利用FOPI谱仪和GEM-TPC进行了一系列π介子束的物理测量。
2009-11-04 physics.ins-det
A Time Projection Chamber for High-Rate Experiments: Towards an Upgrade of the ALICE TPC
时间投影室（TPC）是一种用于超高多重性事件的三维跟踪和粒子识别的强大探测器。它是许多实验的中央跟踪装置，例如欧洲核子研究中心的ALICE实验。然而，开关静电门的必要性，这防止了在放大区域中产生的离子进入漂移体积的MWPC，限制了其应用的触发速率的顺序为1 kHz。通过气体电子倍增器（GEM）箔而不是比例线的电荷放大提供了对离子回流的内在抑制，尽管没有达到与选通栅极相同的水平。详细的蒙特卡罗模拟已经表明，由于来自后向漂移离子的残余空间电荷引起的失真可以被限制到几cm，并且因此可以使用标准校准技术来校正。一个原型GEM-TPC已建成的最大的有效体积迄今为止，这种类型的探测器。它已被委托与宇宙学和粒子束在FOPI实验在GSI，并用于物理测量与π介子束。对于ALICE TPC在CERN LHC的未来操作，预计2019年以后的Pb-Pb碰撞率将达到50 kHz，计划用GEM探测器取代现有的MWPC，以连续的无闪烁读出模式操作，从而使事件率增加100倍。作为研发计划的第一步，内部读出室的原型配备了大尺寸的GEM箔，并暴露于来自CERN PS的质子、π介子和电子束。在本文中，新的结果显示关于离子回流，空间和动量分辨率的FOPI GEM-TPC，探测器校准，和dE/dx分辨率与两个探测器原型。将讨论用于ALICE的具有连续读出的GEM-TPC的前景。
2013-03-26 physics.ins-det
Design Studies for a TPC Readout Plane Using Zigzag Patterns with Multistage GEM Detectors
一个新的时间投影室（TPC）目前正在开发中的sPHENIX实验在RHIC。TPC将在每一端使用多级GEM探测器读出，并将被分为半径约40个焊盘层。每个衬垫层都需要提供~250微米的空间分辨率，这必须以最小的通道数实现，以便最大限度地降低检测器的总成本。目前的建议是将焊盘制成锯齿形，以增强相邻焊盘之间的电荷共享。这将允许将命中位置内插到高精度的可能性，从而导致比读出焊盘的2 mm间距好许多倍的位置分辨率。本文讨论了为优化TPC读出板锯齿形焊盘的尺寸和形状而进行的各种模拟研究，以及制造过程中的技术挑战。本文还描述了在实验室中使用高度准直X射线源进行测量获得的第一个原型读出板的性能。
2018-01-08 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
Study of the d$E$/d$x$ resolution of a GEM Readout Chamber prototype for the upgrade of the ALICE TPC
ALICE合作计划对其中心桶探测器进行重大升级，以便能够应对2020年以后LHC亮度的增加。对于TPC，这意味着用基于GEM（气体电子倍增器）的读出室替代当前使用的门控MWPC（多线比例室）。为了证明，目前的粒子识别能力，通过测量比能量损失的升级后保留，ALICE IROC（内读出室）的原型已在欧洲核子研究中心PS的测试束活动进行了评估。原型的d $E$ /d $x$分辨率已被证明与当前MWPC完全兼容。
2017-07-18 nucl-ex physics.ins-det
The Super-FRS GEM-TPC prototype development - TDR
本文档包含Super-FRS的光束诊断组件跟踪探测器的预设计。GEM-TPC探测器已被建议作为合适的跟踪探测器的离子/碎片束产生的飞行中分离器超级FRS正在建设中的FAIR设施。该探测器概念结合了充气探测器中两种广泛使用的方法，即时间投影室（TPC）和气体电子倍增（GEM）。三代探测器（原型）已在2011年、2012年和2014年使用相对论离子束在GSI进行了测试。由于Super-FRS的高分辨率消色差模式，高度均匀的传输跟踪探测器对于标记离子/碎片束的动量至关重要。它们必须能够提供关于（水平和垂直）偏离标称束流光学的精确信息，同时在逐个事件的基础上使用缓慢提取的束流，以便明确地识别碎片。主要要求是水平和垂直的最大有效面积为（380 x80）mm 2，位置分辨率< 1 mm，最大速率能力为1 MHz，动态范围约为600 fC。沿Super-FRS光束线需要大约32个在真空中工作的跟踪探测器。
2019-06-26 physics.ins-det
Resolution studies of cosmic-ray tracks in a TPC with GEM readout
大体积TPC是未来高能直线对撞机中心跟踪探测器的首选。为了提高分辨率，正在开发一种基于微图案气体探测器的新读出器。测量了GEM TPC中宇宙线径迹的空间分辨率。我们发现，分辨率遭受如果读出垫是太宽的相对于在读出平面上的电荷分布，由于不充分的电荷共享。对于2 x 6 mm**2的窄垫，在没有轴向磁场的情况下，我们在短漂移距离处测量到100微米的分辨率。作为漂移距离的函数的空间分辨率的依赖性允许确定潜在的电子统计。我们的研究结果表明，本技术使用约一半的统计功率可从初级电子的数量。跟踪角效应如预期的那样被观察到。
2005-02-07 physics.ins-det
Status of the R&D activities for the upgrade of the ALICE TPC
在长周期2之后，LHC将提供高达50 kz的相互作用速率的铅-铅碰撞。为了应对这种情况，需要对ALICE时间投影室（TPC）进行升级。升级后，TPC将以连续模式运行，与当前TPC的性能相比，动量和dE/dx分辨率没有任何下降。由于通过多丝正比室的读出在这些要求下不再可行，因此必须采用新技术。在新的读出室中，电子放大由四个气体电子倍增器（GEM）箔的堆叠提供。它们的高电压设置和取向已经过优化，在55 Fe的峰值处提供优于12%的能量分辨率。在相同的设置下，进入漂移体积的离子回流小于气体放大和初级电离过程中产生的有效离子数的1%。这对于防止空间电荷的积累是必要的，空间电荷的积累最终将使漂移体积中的场失真。为了确保LHC运行3期间在高负载下的稳定运行，腔室也必须对放电具有鲁棒性。与选定的配置在一个四GEM堆栈的放电概率保持在$10^{-12}$放电每传入强子的水平。ALICE TPC升级活动的概述将在这些程序中给出，并介绍了未来读出室GEM堆栈的优化设置。此外，还显示了2014年底在SPS和PS（在CERN）进行的两次射束时间活动的结果。在该活动中，对全尺寸读出室原型的放电稳定性和dE/dx性能进行了测试。此外，它是报告的充电研究的4GEM堆栈和测试的电磁下垂的大型GEM箔。
2016-02-09 physics.ins-det
From gated to continuous readout - the GEM upgrade of the ALICE TPC
ALICE合作计划对其中心桶探测器进行重大升级，以便能够应对2020年以后LHC亮度的增加。为了在Pb $-$ Pb碰撞中以高达50 $\,$ kHz的增加的相互作用速率进行记录，TPC将以连续读出的非门控模式运行。这就需要用基于GEM（气体电子倍增器）的读出室来替换当前采用的门控多线比例室，同时通过测量比能量损失来保持特别是在粒子识别能力方面的性能。在开始大规模生产升级的读出室之前，启动了所谓的预生产，以表征和验证最终设计的第一个完全组装的读出室的性能。该阶段于2017年3月结束，正式接受生产准备就绪，因此开始批量生产。
2018-03-12 physics.ins-det
Searching for short baseline anomalies with the LAr-TPC detector at shallow depths
ICARUS合作组成功地运行了GranSasso实验室的液体氩时间投影室（LAr TPC）、一种新型的连续灵敏的泡室中微子探测器和来自CERN SPS的地下中微子束。ICARUS现在可以在8 GeV的FNAL-Booster上移动，以便在距离目标较浅和较短的距离内搜索LSND类中微子电子异常，其中三个实验将同时研究三个不同位置的中微子。新的和实质性的修改，以使ICARUS可操作的存在下，这样一个大的宇宙射线μ子背景。
2014-08-27 physics.ins-det
Performance of Optically Readout GEM-based TPC with a 55Fe source
具有多个气体电子倍增器（GEM）放大级的大时间投影室（TPC）的光学读出已经显示出为高能粒子跟踪提供非常有趣的性能。低能量和稀有事件研究的拟议应用，如暗物质搜索，要求在keV能量范围内的苛刻性能。这种读出的性能进行了详细的研究，作为一个功能的电场配置和GEM增益，通过使用$^{55}$ Fe源内的7升灵敏体积探测器开发的R\&D为CYGNUS项目的一部分。本文报道的结果表明，传感器的低噪声水平允许以2 keV的阈值操作，同时保持每年小于10个假事件的速率。在这种配置中，随着能量分辨率（$σ$）为18%的5.9 keV的光子的探测效率远高于95%，证明了这种技术的非常有前途的能力。
2019-06-04 physics.ins-det
3D Simulation of Electron and Ion Transmission of GEM-based Detectors
时间投影室（TPC）已被选为几个高通量和高重复率实验的主要跟踪系统。这些包括正在进行的实验，如ALICE和未来的实验，如PANDA在FAIR和ILC。在采用气体电子倍增器（GEM）作为ALICE-TPC升级版的气体放大级时，开展了不同的$\mathrm{R}\&\mathrm{D}$活动。通过这些活动确定了低离子反馈的要求。低离子反馈使空间电荷引起的失真最小化，并保持探测器增益和能量分辨率的必要值。在目前的工作中，加菲尔德模拟框架已被用来研究发生在单，三，四GEM探测器的相关物理过程。本文研究了由不同孔距的箔片组成的四重GEM在不同电磁场配置下的离子回流和电子传输（ALICE TPC的投影解）。最后提出了一种新的三重GEM探测器配置，具有低离子回流分数和良好的电子传输特性，作为一个更简单的GEM为基础的替代方案，适合未来的对撞机实验的TPC。
2017-10-02 physics.ins-det
Novel method for in-situ drift velocity measurement in large volume TPCs: the Geometry Reference Chamber of the NA61/SHINE experiment at CERN
本文提出一种用于大型体积TPC原位漂移速度监测的新方法，通过低成本多丝正比室（GRC）匹配TPC重建径迹，无需精确对齐即可实现千分之一精度的漂移速度监测。
2024-07-25 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The Forward TPC system of the NA61/SHINE experiment at CERN: a tandem TPC concept
本文介绍了在CERN SPS加速器上进行的NA 61/SHINE实验的前向时间投影室（FTPC）系统。该TPC系统采用了一种新颖的串联TPC设计，以减少源于粒子轨迹与事件触发器不同步的背景。FTPC系统由具有交替漂移场方向的三个室组成。这些腔室直接安装在NA 61/SHINE探测器的束线区域，在中等到高强度（10-100 kHz）的强子或离子束中。串联TPC系统已被证明是能够拒绝的时间背景轨道不与主要的相互作用。此外，该系统执行跟踪和包容性的dE/dx粒子识别的粒子和附近的光束动量。这表明，基于串联TPC的腔室设计也可以用于需要低材料预算、跟踪能力和需要dE/dx粒子识别的其他实验应用中，同时存在相对高的粒子通量。
2020-07-17 hep-ex physics.ins-det
A New Concept for Kilotonne Scale Liquid Argon Time Projection Chambers
我们开发了一种新的方法，用于时间投影室（TPC）的概念，适用于部署在千吨级探测器，具有电荷读出系统的重建模糊性，和一个强大的TPC设计，降低高电压的风险，同时增加光收集系统的覆盖范围。这个新概念可以部署为深地下中微子实验（DUNE）中微子振荡实验中的远探测器模块。对于电荷读出系统，我们使用的电荷收集像素和相关的专用集成电路，目前正在开发的液氩（LAr）组件的DUNE近探测器设计，ArgonCube。此外，我们将TPC分成若干个或更短的漂移体积，降低了用于漂移电离电子的总电压，并使每个TPC的存储能量最小化。分割TPC还包含闪烁光，允许精确的触发定位和更广泛的光读出系统。此外，该设计还提供了更换或升级组件的可能性。与具有投影电荷读出的传统单片LArTPC相比，这些增强可以显著提高可靠性和灵敏度，特别是对于低能量信号。
2019-11-13 physics.ins-det
GEM Module Design for the ILD TPC
计划在下一个直线对撞机上建立一个使用微型气体探测器的时间投影室，作为探测器的主要跟踪装置。一种新型的气体电子倍增器（GEMs）的支撑结构，它最大限度地减少了材料，提高了箔的平整度，已经开发和测试了多个GEM模块在一个大型TPC原型在DESY。减少GEM模块边界处的死材料改善了场均匀性。此外，模拟结果表明，在模块边界处的场成形环可以改善非均匀场区域的电荷收集。该成形线被集成到模块设计中，并且已经进行了具有三个模块的成功的测试束活动。首先将讨论有关分辨率和场失真的结果。
2013-10-02 hep-ex physics.ins-det
Absolute Position Measurement in a Gas Time Projection Chamber via Transverse Diffusion of Drift Charge
具有通过微图案气体检测器读出的电荷的时间投影室（TPC）可以提供电荷密度分布的详细测量。我们在这里报告测量的α粒子轨道，使用TPC的漂移电荷与气体电子倍增器放大和检测与像素ASIC。我们发现，通过测量漂移电荷的三维拓扑结构，并对其横向扩散进行拟合，可以得到径迹在漂移方向上的绝对位置。例如，对于1~ cm长的α轨道段，我们获得了1~cm的精度。据我们所知，这是首次在气体TPC中进行这种测量。这种技术有几个有吸引力的特点：它不需要知识的初始特定的电离，是强大的对偏置从扩散电荷低于检测阈值，也是强大的对高电荷密度饱和的检测器响应。
2014-10-05 physics.ins-det
Development and application of an optical TPC for charged particle track structure imaging in microdosimetry
介绍了一种用于测量低压气体中带电粒子径迹结构的成像系统。我们描述的实验方法和比较实验结果与第一结果的模拟室的响应。
2004-10-27 physics.ins-det
GEM Foil Quality Assurance For The ALICE TPC Upgrade
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的ALICE（大型离子对撞机实验）实验致力于重离子物理学，以探索强相互作用物质的结构。ALICE的时间投影室（TPC）是位于实验中心区域的跟踪探测器。它提供了出色的跟踪能力以及粒子识别。在第二次长时间关闭（LS2）之后，LHC将以更高的亮度运行。为了能够将数据采集速率提高100倍，ALICE TPC实验必须替换基于多丝比例室（MWPC）的读出室。MWPC与将速率限制为O（kHz）的门控网格一起操作。新的读出室（ROC）设计基于气体电子倍增器（GEM）技术，以连续模式运行。目前的GEM生产计划预计将生产800多种不同类型的GEM箔。为了满足GEM TPC读出器的性能要求，需要采取全面的质量保证（QA）措施。QA计划，由ALICE合作开发，将详细介绍。
2017-04-20 hep-ex physics.ins-det
A TPC with Triple-GEM Gas Amplification and TimePix Readout
我们目前的测量与创业板为基础的TPC原型和TimePix CMOS ASIC作为电荷收集阳极。在DESY的5 GeV电子束中进行了小型原型测试。测试了不同的GEM方向和几何形状。它示出的点分辨率为短的漂移距离优于20微米。在100 MHz时钟频率下，时间分辨率优于10 ns。此外，与放大的像素大小的实验研究解决。为了研究更长漂移距离的性能，在波恩运行了一个漂移长度为26 cm的腔室。还使用GEM和TimePix进行读出，记录了宇宙μ子和Sr90源的数据。空间分辨率和集群特性的漂移距离的依赖进行了研究。
2009-01-30 hep-ex physics.ins-det
Measurement of dE/dx resolution of TPC prototype with gating GEM exposed to an electron beam
时间投影室（TPC）可以使用由读出垫行测量的能量损失（dE/dx）来识别粒子种类。用于国际直线对撞机实验的ILD（国际大型探测器）-TPC的dE/dx分辨率预计将具有高分辨率以进行清晰识别。我们的原型TPC与门控装置（门控GEM），以抑制离子反馈的dE/dx分辨率进行了测量，使用电子测试束在磁场中的设备在DESY。使用该测试光束数据估计ILD-TPC的dE/dx分辨率。测量信号电荷作为光束入射角的函数。在本文中，我们报告的信号电荷和dE/dx分辨率的测量。
2018-01-14 hep-ex physics.ins-det
Development of a time projection chamber with a sheet-resistor field cage
研制了一种采用商用电阻片的新概念时间投影室（TPC），并对其性能进行了测试。SR-microTPC由于其连续的薄层电阻率而具有产生比具有电阻链的常规TPC更均匀的电场的潜力，并且其生产将比常规TPC更容易。这项研究中使用的材料，Alumines-Vynilas，被发现是薄，透明和低放射性的。对宇宙μ子的性能测试显示出非常有希望的结果，包括展示了良好的跟踪性能。这种类型的TPC田间笼可以为广泛使用的常规田间笼提供替代方案
2019-04-09 hep-ex physics.ins-det
Time Projection Chamber (TPC) Detectors for Nuclear Astrophysics Studies With Gamma Beams
在美国的HIgS设施和预计在ELI-NP设施，现在在罗马尼亚建造的伽玛束，提出了独特的新的机会，以推进核天体物理学的研究;其中最重要的是解决开放的问题，在恒星氦燃烧过程中通过精确测量12 C（a，g）反应的氧形成。时间投影室（TPC）探测器与低压气体（作为一个积极的目标）的工作非常适合这样的研究。本文综述了HIγS装置光读出TPC（O-TPC）和ELI-NP装置电子读出TPC（ELITPC）的研究进展和未来计划。
2018-12-22 nucl-ex physics.ins-det
A GEM based TPC for beam monitoring
近年来，气体电子倍增器已被证明是高束流率下可靠的放大级，并且也可用于时间投影室。本课题组研制了1 dm $^3$活性体积双GEM TPC，空间分辨率为50 $μm$和280 $μ$ m。定制设计的FPGA数据采集系统可实现约100 kHz $\cdot$ mm $^{-2}$的速率能力，提供出色的逐道位置和角度信息，分别优于0.1 mm和1 mrad。该系统的宽动态范围使得能够使用电离测量从$^{4}$ He到$^{86}$ Kr进行识别。其中两个TPC计划以串联模式运行，以过滤关闭时间粒子并实现更高的角分辨率。
2020-09-04 hep-ex physics.ins-det
Design of a Gas Monitoring Chamber for High Pressure Applications
气体探测器长期以来一直用于粒子物理实验中的光束线或独立实验。最近，它们的低动量阈值使它们成为长基线中微子实验的活跃目标。为了增加统计量，但保持低的动量阈值，已经提出了加压的时间投影室。深层地下中微子实验考虑建造一个作为他们近探测器复合体的一部分。气体监测室是微型TPC，用于测量气体特性。这种具有测试普通和新漂移气体混合物的能力的系统可以为新高压TPC的设计过程提供输入。这项工作提出了这样一个高压气体监测室的建设能够运行高达\unit [10]{bar}的压力和接近\unit [1000]{V/cm}的最大漂移场。
2019-11-12 physics.ins-det
MWPC prototyping and performance test for the STAR inner TPC upgrade
研制了新型STAR内时间投影室（iTPC）多壁投影室扇形样机，并在X射线测试系统上进行了测试。在山东大学建立的丝室，丝张力精度优于6 $\%$，丝间距精度优于10 $μ$ m。用$^{55}$ Fe X射线源测得气体增益均匀性和能量分辨率分别优于1 $\%$（RMS）和20 $\%$（FWHM）。iTPC升级项目将替换所有24个STAR TPC内部扇区，作为RHIC束流能量扫描第二阶段计划的关键探测器升级。测试结果表明，所构建的iTPC样机满足项目要求。
2018-05-10 physics.ins-det
Development and Performance of a Sealed Liquid Xenon Time Projection Chamber
液态氙（LXe）时间投影室（TPC）技术正在探测从亚GeV到几TeV的大范围暗物质质量。为了进一步提高其对亚GeV暗物质的灵敏度，并利用相干弹性中微子-核散射（CEvNS）监测反应堆中微子，需要对单电子/少电子本底率有更多的了解和抑制。在这里，我们报告的设计和性能的密封LXeTPC与石墨烯涂层的熔融石英窗口作为阴极。密封TPC的目的是将液体氙目标体积与检测器容器中的大部分释气材料隔离，从而提高液体氙净化效率并降低杂质诱导的单个/少数电子背景。我们研究了出气率和净化效率使用的数据从密封TPC与一个简单的净化模型。获得了稀土中杂质光电离的单电子信号，并研究了它们与稀土纯度的关系。将石墨烯涂覆的电极上的光电子发射速率与不锈钢的光电子发射速率进行比较，不锈钢是通常用于LPEG 4检测器的电极材料。我们讨论了可能的进一步改进和潜在的应用密封TPC的下一代液体氙实验的暗物质和中微子物理。
2021-01-21 physics.ins-det
Twin GEM-TPC Prototype (HGB4) Beam Test at GSI and Jyväskylä - a Development for the Super-FRS at FAIR
FAIR[1]设施是一个研究离子和反质子束的国际加速器中心。它正在德国达姆施塔特建造，作为目前GSI研究所的扩展。该设施的一个主要部分将是Super-FRS[2]分离器，该分离器将包括在项目建设的第一阶段。NUSTAR实验将受益于Super-FRS，它将提供前所未有的放射性离子束（RIB）范围。这些实验将在三个不同的分支中使用不同能量和特性的束流;高能量利用在生产过程中产生的相对论能量为300-1500 MeV/u的RIB，低能量分支旨在使用0-150 MeV/u范围内的束流，而环分支将冷却和储存NESR环中的束流。Super-FRS束流诊断室的主要任务是设置和调整分离器，以及提供跟踪和逐事件粒子识别。赫尔辛基物理研究所和GSI的探测器实验室和实验电子学正在联合研发GEM-TPC探测器，该探测器可以满足这种跟踪探测器在跟踪效率、空间分辨率、计数率能力和动量分辨率方面的要求。目前的原型是该类型的第四代，是同一容器内的两个双配置GEM-TPC。这意味着GEM-TPC中的一个在中间平面w.r.t.另一个2016年，该室在于韦斯屈莱加速器上用质子射弹进行了测试，在GSI上用铀、碎片和碳束进行了测试。
2017-11-22 physics.ins-det
Reduction of $^{222}$Rn-induced Backgrounds in a Hermetic Dual-Phase Xenon Time Projection Chamber
$^{222}$ Rn从探测器表面的连续发射导致当前液体氙时间投影室（TPC）搜索暗物质的主要背景。下一代探测器的目标是达到中微子层，如DARWIN。$^{222}$ Rn感应背景可以使用密封TPC来降低，其中敏感目标体积与包含大部分Rn放射表面的检测器的其余部分机械分离。我们提出了一种密封TPC，主要遵循领先的氙气TPC的完善设计，并已成功运行了几个星期。通过按比例放大的结果达到达尔文规模，我们表明，密封TPC的概念可以减少$^{222}$ Rn浓度到所需的水平，即使有不完善的分离的卷。
2022-09-01 astro-ph.IM physics.ins-det
MIMAC: MIcro-tpc MAtrix of Chambers for dark matter directional detection
非重子暗物质的定向探测是区分WIMP事件和中子的一种很有前途的搜索策略，中子是暗物质直接探测的最终背景。这种策略需要精确测量的能量下降到几个千电子伏和三维重建的轨道下降到几毫米。MIMAC（MIcro-tpc MAGNETIC的商会）合作在过去几年中开发了一个原始的原型探测器的基础上直接耦合的大型像素化micromegas与一个特殊的开发快速自触发电子显示的可行性，新一代的定向探测器。第一个双室原型已于2012年6月安装在Modane地下实验室。显示了第一个背景事件、增益稳定性和校准。第一个频谱的核反冲显示来自氡子体的三维轨道。
2013-11-04 astro-ph.CO physics.ins-det
Reconstruction in ALICE and calibration of TPC space-charge distortions in Run 3
ALICE实验将在LHC运行3期间以高达50 kHz的Pb-Pb碰撞相互作用速率连续读出。为了实现这一目标，开发了一种新的数据处理方案和软件。该方案强烈依赖于GPU（图形处理单元）的快速在线和离线校准和重建，以及有效的数据压缩。在硬件方面，时间投影室（TPC）以及其他探测器系统对其读出室和读出电子设备进行了重大升级。多丝正比室被四个气体电子倍增器箔的堆叠所取代，以允许连续读出，同时保持离子回流低于1%，最大限度地减少放大离子进入漂移体积的空间电荷效应。然而，由于空间电荷的显着的空间点扭曲预计在最高的相互作用率在铅铅碰撞。此外，空间电荷密度波动导致失真波动，必须在10 ms的时间尺度上进行校正，以保持TPC的固有跟踪分辨率。虽然可以使用来自外部检测器的信息作为参考来校正平均空间电荷失真，但可以预见数据驱动的机器学习算法和卷积神经网络可以提供对失真波动的校正。
2021-10-15 physics.ins-det
Layout and Assembly Technique of the GEM Chambers for the Upgrade of the CMS First Muon Endcap Station
CMS最近选择了Triple-GEM探测器技术作为其前向μ子探测器系统升级的一部分，因为GEM探测器在大型强子对撞机（HL-LHC）未来高亮度阶段预期的高辐射环境中提供稳定的操作。在第一步中，GEM腔室（探测器）将安装在$1.6<\left|η\right|<2.2$伪快度区最里面的μ子端盖站，主要是为了控制第二次LHC长周期运行后的1级μ子触发率。这些新的腔室将为$η$ -区域中的μ子系统增加冗余，在该区域中，背景速率高，并且由于CMS磁场而导致的μ子轨迹的弯曲小。已经开发了一种用于这种腔室的新型构造技术，其中箔安装到单个堆叠上，然后均匀地机械拉伸，避免在活性气体体积内使用间隔物和胶水。我们描述了这种GEM腔室的布局，拉伸机制和整体组装技术。
2018-12-11 physics.ins-det
GEM Studies for LCTPC
LCTPC合作正在为未来的线性对撞机开发一个时间投影室（TPC）。在ILC探测器的ILD概念中，TPC被预见为主要跟踪设备。为了在阳极上获得可测量的信号，由穿过TPC的带电粒子产生的初级电子必须倍增。为此目的，可以使用气体电子倍增器（GEM）。DESY FLC小组对这些GEM进行了研究，并在下文中介绍。
2009-01-30 hep-ex physics.ins-det
First operation and drift field performance of a large area double phase LAr Electron Multiplier Time Projection Chamber with an immersed Greinacher high-voltage multiplier
我们已经运行了一个液氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC），其大的有效面积为76 $\times$ 40 cm $^2$和漂移长度为60 cm。这种设置代表了有史以来最大的腔室实现了这种新颖的探测器概念。该室配备有浸入式内置低温Greinacher多级高压（HV）倍增器，当受到$\sim$ 1 kV $_{\mathrm{pp}}$的外部AC HV时，其在LAr容器内静态充电至高出$\sim$ 30倍的电压，在整个漂移长度上产生$\sim$ 0.5 kV/cm的均匀漂移场。这个大型LAr LEM-TPC在双相（液-气）运行模式下成功运行，并在$\sim$ 1个月的时间内进行了测试，记录了令人印象深刻的宇宙粒子穿越或在敏感体积中相互作用的非常高质量的三维图像。双相位读出和高压系统在低温条件下实现了稳定的工作，显示了其良好的特性，特别适合下一代巨型LAr-TPC的应用。
2012-07-12 physics.ins-det
Discharge and stability studies for the new readout chambers of the upgraded ALICE TPC
欧洲核子研究中心（CERN）LHC的大型离子对撞机实验（ALICE）时间投影室（TPC）目前装备有多丝正比室（MWPC）。门控栅格防止在气体放大期间产生的离子移动到漂移体积中。电子的最大漂移时间连同选通栅极的关闭时间允许约3 kHz的最大读出速率。在长周期2（从2021年开始）之后，LHC将以50 kHz的预期相互作用速率提供铅-铅碰撞。为了以这种速度获取数据，TPC将升级为新的读出室，允许连续读出并保留当前MWPC的能量和动量分辨率。如果适当调整施加到气体电子倍增器（GEM）的电压，则具有四个气体电子倍增器（GEM）的堆叠的腔室满足所有性能要求。为了确保这些腔室在LHC运行时稳定，进行了放电行为的研究。我们报告的研究与小型原型配备了一个或两个创业板。放电是通过GEM两端的高电压和高度电离的颗粒的组合自愿诱导的。在这些研究中，观察到“二次放电”现象。这些仅发生在初始放电之后，当GEM上方或下方的电场足够高时。初始和二次放电之间的时间范围从几十微秒到小于1微秒，随着电场的增加而减小。在GEM底侧的高压电源路径中使用去耦电阻器可将这些放电的发生转移到更高的电场。
2017-05-19 hep-ex physics.ins-det
Space-Charge Effects in an Ungated GEM-based TPC
时间投影室（TPC）在高速率实验中的应用的基本限制是缓慢漂移离子在活性气体体积中的积累，这损害了漂移场的均匀性，从而损害了检测器分辨率。传统上，通过使用离子门控结构来克服该问题。然而，这种方法引入了大的死区时间，并将触发速率限制在每秒几百次。通过使用气体电子倍增器（GEM）箔进行气体放大，可以从设置中消除离子门，这本质上抑制了离子的回流。这使得TPC在高速率下的连续操作是可行的。在这项工作中，蒙特卡罗模拟的离子空间电荷的建立在一个GEM为基础的TPC和由此产生的漂移失真的校正进行了讨论，基于现实的数字在三个GEM放大堆栈的离子回流。FAIR未来的PANDA实验中的TPC可以作为实验环境的一个例子，在该实验中，反质子-质子相互作用速率将达到每秒2 × 10^7。模拟结果表明，空间电荷密度达到65 fC每立方厘米，导致电子漂移失真高达10毫米。激光校准系统的应用，以纠正这些失真的影响。基于探测器物理和响应的全面模拟，我们表明，它是可能的，以纠正漂移失真，并保持良好的动量分辨率的GEM-TPC。
2012-09-03 hep-ex physics.ins-det
A Gas Monitoring Chamber for High Pressure Applications
高压时间投影室（TPC）已成为未来长基线中微子实验的研究热点。对于大气TPC的粒子探测，加压气体保持了低的动量阈值，但在相同体积下为中微子相互作用提供了更大的目标质量。在高压下操作在有关过压和高压安全的安全方面提出了若干新的挑战。所介绍的高压气体监测室（HPGMC）可用于研究高达10 bar的各种漂移气体混合物的适用性和$\sim$ 3000 V/cm的最大场。灵活的结构使得更换内部探测器部件和测试新技术成为可能。在这项工作中，一个HPGMC的建设和使用P10气体混合物（$90 \% \mathrm{Ar} + 10 \% \mathrm{CH}_4$）的调试。
2021-07-01 physics.ins-det
ROPPERI - A TPC readout with GEMs, pads and Timepix
提出了时间投影室混合读出的概念。它结合了基于GEM的放大和基于焊盘的阳极平面与像素芯片作为读出电子器件。通过这种方式，实现了能够从初级电离中识别电子团簇的高粒度以及灵活性和大阳极覆盖范围。这种高粒度的好处，特别是dE/dx测量，概述了目前的软件和硬件开发状态的原则证明。
2017-04-05 hep-ex physics.ins-det
Application of the VMM3a/SRS: A t0-less TWIN GEM-based TPC
本研究将VMM3a ASIC集成到RD51/SRS中构建自触发连续读出系统，结合Twin GEM TPC构型，实现了极低物质量预算、适配多能段粒子束的径迹探测方案。
2025-01-17 physics.ins-det
Studies on ion back-flow of Time Projection Chamber based on GEM and anode wire grid
在时间投影室（TPC）中广泛使用门控线以避免漂移体积中的离子回流（IBF）。阳极丝可以在高电压下提供稳定的增益，具有长寿命。然而，打开和关闭门控栅极（GG）导致死区时间，并且还限制了TPC的读出效率。气体电子倍增器（GEM）箔为TPC提供了连续读出的可能性，它可以在保持稳定增益的同时有效地抑制IBF。已经建立了包括两层GEM箔和阳极丝的原型室，以结合GEM和阳极丝的优点。利用Garfield++软件和有限元分析（FEA）方法，对电子和离子的传输过程进行了模拟，得到了离子吸收率、增益和IBF比等结果。将优化后的参数应用于原型室，测试了IBF等性能。两个GEM箔都在低电压（255V）下运行，而大部分增益由阳极线提供。测量结果表明，在有效增益约为2500，能量分辨率约为10%的情况下，双层GEM箔（交错）可以将IBF比抑制到约0.58%。
2019-06-22 physics.ins-det
Cosmic ray tests of a GEM-based TPC prototype operated in Ar-CF4-isobutane gas mixtures: II
沿焊盘行方向的空间分辨率进行了测量与基于GEM的TPC原型未来的直线对撞机实验，以了解其性能的轨道与有限的投影角度相对于焊盘行法线。由于角垫效应的分辨率的退化被证实是一致的预测一个简单的计算，考虑到簇的大小分布和雪崩波动。
2014-04-03 hep-ex physics.ins-det
Stable operation with gain of a double phase Liquid Argon LEM-TPC with a 1 mm thick segmented LEM
本文介绍了小型液氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC）的实验结果。这种探测器概念提供了一种能够进行电荷放大的3D跟踪和量热装置，适用于下一代中微子探测器，并可能直接用于暗物质搜索。在一个装有10 $\times$ 10 cm $^2$读出器的3 lt电离室的测试中，在三周的数据采集期间记录了宇宙μ子数据。最大增益达到6.5，液氩保持足够的纯度以确保20 cm的漂移（O（ppb）~O $_2$当量）。
2010-10-12 physics.ins-det
Performances of two resistive MicroMegas prototypes for the Time Projection Chambers of the T2K Near Detector upgrade
T2K是一个长基线中微子实验，自2009年以来一直在运行，提供了一些世界领先的中微子振荡参数测量。已提议对T2K的近距离探测器ND 280进行升级。它包括安装两个新的时间投影室（TPC），这两个室基于一种新的读出技术：电阻阳极MicroMegas（RMM）。该技术有望减少电子通道的数量，同时保持或改善当前ND 280 TPC的批量MicroMegas性能。已经进行了一系列测试，并正在进行进一步的研究，以验证这种方法。两个RMM原型进行了研究，在专门的波束测试。到目前为止，所有的结果，其中一些仍然是初步的，表明一个更好的性能可以实现，即使与更大的垫，由于RMM的优势。
2020-05-12 physics.ins-det
Drift time calibration of the ultra-low material budget GEM-based TPC for MIXE
针对 MIXE 技术，集成 GEM 基 TPC 跟踪器并利用光纤探测器实现高精度漂移速度标定，以关联 μ 子停止点与 X 射线发射，推动元素敏感成像与深度分辨分析。
2025-05-24 physics.ins-det
Super-FRS GEM-TPC Prototype Development Based on n-Xyter Asic for the FAIR Facility
FAIR设施是一个研究离子和反质子束的国际加速器中心。它正在德国达姆施塔特建造，作为目前GSI研究所的扩展。该设施的一个主要部分将是Super-FRS分离器，该分离器将包括在项目建设的第一阶段。NUSTAR实验将受益于Super-FRS，它将提供前所未有的放射性离子束（RIB）范围。这些实验将在三个不同的分支中使用不同能量和特性的束流;高能量利用在生产过程中产生的相对论能量为300-1500 MeV /u的RIB，低能量分支旨在使用0-150 MeV/u范围内的束流，而环分支将冷却并在NESR环中存储束流。Super-FRS束流诊断室的主要任务是设置和调整分离器，以及提供跟踪和逐事件粒子识别。赫尔辛基物理研究所、夸美纽斯大学和GSI的探测器实验室和实验电子学正处于GEM-TPC探测器的联合研发阶段，该探测器可以满足这种诊断和跟踪室在跟踪效率、空间分辨率、计数率能力和动量分辨率方面的要求。将展示第一个原型的当前状态和使用安装在GEMEX卡上的n-Xyter芯片的测试光束活动S417的初步结果。
2016-12-16 physics.ins-det
