Additive manufacturing of a 3D-segmented plastic scintillator detector for tracking and calorimetry of elementary particles
针对三维分段塑料闪烁体探测器传统制造耗时、昂贵且难以扩展的问题，本文利用增材制造制备首个可进行粒子三维径迹测量和阻止本领测量的探测器，性能达到现有先进水平。
2024-06-12 hep-ex physics.ins-det
Identification of high energy ions using backscattered particles in laser-driven ion acceleration with cluster-gas targets
一种新的诊断方法，利用一个单一的CR-39探测器安装在塑料板上的高能离子被证明是确定的存在下，超过CR-39的检测阈值限制的高能量成分。在用来自常规射频加速器的每核子25 MeV的He离子束照射CR-39检测器单元时，在CR-39的后表面上观察到大量具有椭圆形开口形状的蚀坑。详细的研究表明，这些蚀坑产生的重离子非弹性背散射从塑料板。这种离子检测方法应用于激光驱动的离子加速实验，使用团簇气体目标，和离子信号的能量高达50兆电子伏每核子被确定。
2011-12-21 physics.acc-ph physics.atm-clus physics.ins-det
Beam test characterisation of a Plastic Scintillator Prototype for the space-based cosmic ray experiment HERD
高能宇宙辐射探测器（HERD）设施计划在中国的空间站上运行，计划于2025年左右开始运行约10年。HERD的主要科学目标是寻找暗物质湮灭产物的信号，精确的宇宙电子/正电子谱和测量高达10 TeV的各向异性，精确的宇宙射线谱和成分测量高达膝能（1 PeV），以及高能$γ$射线监测和勘测。HERD由一个三维立方晶体量热计（CALO）组成，周围环绕着微带硅跟踪器（STK）和闪烁光纤跟踪器（FIT）以及一个塑料闪烁探测器（PSD），用于$γ$射线否决和离子电荷测量。在意大利帕维亚的CNAO（Centro Nazionale Adroterapia Oncologica），用质子和C离子束对由两个SiPM阵列在相对侧读出的闪烁体瓦片组成的PSD原型进行了测试。电荷分辨率的初步结果。
2020-05-20 physics.ins-det
Advances in Additive Manufacturing of 3D-segmented Plastic Scintillator Detectors for Particle Tracking and Calorimetry
本文提出3DET合作组开发的增材制造方法，可整体制造三维颗粒塑料闪烁体探测器，5×5×5原型经宇宙射线和CERN束流测试验证了与传统方法相当的光产额和更低串扰，为下一代探测器提供了经济高效的制造方案。
2024-12-28 hep-ex physics.ins-det
A comparative study of alternative methods to determine the response of poly-ethylene terephthalate nuclear track detector
比较了聚对苯二甲酸乙二酯（PET）核径迹探测器中两种常用的腐蚀速率比测定方法。研究了它们在离子$\textquoteright$能量损失不同区域中的应用。还提出了一种新的PET校准曲线。
2018-04-20 hep-ex physics.ins-det
Nuclear Track Detectors for Particle Searches
在本文中，我们报告了利用SLIM大面积实验的CR39和Makrofol核径迹探测器（NTD）对中等质量磁单极子和核质岩进行的搜寻，这些探测器分别在查卡尔塔亚（玻利维亚）的高海拔实验室和喜马拉雅的科克西尔（巴基斯坦）的高海拔实验室进行了440平方米和100平方米的暴露。我们讨论了新的化学蚀刻和改进的分析SLIM CR39片。初步限值基于暴露3.9年的316个$m^2$ CR39 NTD。
2006-11-08 physics.ins-det
Fragmentation studies of high energy ions using CR39 nuclear track detectors
本文报道了用Fe、Si和Pb三种入射离子测量高能核-核碰撞中总电荷变化碎裂截面的结果。将几组具有不同靶组合的CR 39核径迹探测器以正入射方式暴露于高能加速器束流中，其积分密度约为2000个离子/平方厘米。对核径迹探测器箔进行化学蚀刻，并使用自动图像分析仪系统测量离子径迹。截面的确定是基于束离子及其碎片的电荷识别以及它们通过堆叠的路径的重建。
2006-11-28 physics.ins-det
Demonstrating a single-block 3D-segmented plastic-scintillator detector
三维细粒塑料闪烁体探测器在粒子探测器中具有许多优点，允许大规模的活动目标，从而能够高精度地跟踪相互作用产物、优异的量热法和亚纳秒时间分辨率。虽然这种探测器可以按比例放大到几吨，如未来中微子实验所需，但相对较长的生产时间，其中每个单个塑料闪烁体元件都是独立制造和加工的，加上组装中的潜在挑战，使其实现复杂化。在这篇手稿中，我们提出了一种新的设计，其中O（$1~\text{cm}^3$）立方体有效地胶合在一个单一的闪烁体块后，通过铸造聚合，这可以使快速和成本效益的检测器建设。这项工作对于下一代长基线中微子振荡实验的探测器，如DUNE，Hyper-Kamiokande和ESSnuB，可能特别相关。
2021-10-27 physics.ins-det
Measurement of low energy component of the flux of cosmic rays using nuclear track detectors
能量很低的μ子引起的效应通常被忽略。事实上，由于不同材料的捕获过程，它们可能是放射性背景的来源，在大多数情况下会产生放射性同位素，因此必须考虑到它们。本文用塑料径迹探测器测量了地面上极低能μ子通量的垂直分量和水平分量之比。这些数据是在160天内收集的。
2017-09-26 physics.ins-det
Additive manufacturing of fine-granularity optically-isolated plastic scintillator elements
塑料闪烁体探测器用于高能物理以及医学诊断成像、强子治疗的束流监测、μ子断层扫描、剂量测定和许多安全应用。为了将粒子追踪和量热法结合起来，有必要构建具有三维粒度的探测器，即相互光学隔离的闪烁体的小体素。最近，3DET合作展示了3D打印基于聚苯乙烯的照明器的可能性，其光输出性能接近标准生产方法。在这篇文章中，在提供了开发的闪烁体的进一步表征之后，我们展示了第一个由白色反射体材料光学分离的塑料闪烁体立方体矩阵，该材料完全是用熔融沉积建模3D打印的。这是迈向3D打印第一个真正的粒子探测器的重要里程碑。讨论的结果，以及在R&D的下一个步骤也提供。
2022-10-16 physics.ins-det
Riptide: a proton-recoil track imaging detector for fast neutrons
本文介绍快中子径迹成像探测器Riptide，利用塑料闪烁体中的中子—质子弹性散射和反冲质子立体成像实现能谱测量与粒子鉴别，并通过Geant4光学模拟及两种三维径迹重建方法验证其性能。
2023-12-08 physics.ins-det
Multi-Wire 3D Gas Tracker for Searching New Physics in Nuclear Beta Decay
在低能前沿进行的超越标准模型（SM）的新物理学研究是对在高能对撞机上进行的实验的补充。在低能量下测试SM和超越SM的方法中，有核和中子β衰变中的精确谱形和相关系数测量。为了研究β谱形状中的微小效应，我们建造了一台特殊的谱仪。它由一个3D低压气体跟踪器（带有六边形单元的漂移室，在两个导线端部读出信号）和塑料放电器组成，用于触发数据采集和β粒子能量记录。表征过程的结果表明，在一系列实验中使用这样的气体跟踪器的可能性与低能量的电子，最小的运动学恶化的β粒子跟踪是有益的。该技术也计划应用于中子衰变相关实验。在本文中，第一次应用这种跟踪器在高精度β谱形状的研究进行了讨论。介绍了测试技术、调试结果和未来展望。
2018-10-05 physics.ins-det
Design and characterization of large-size monolithic layers of 3D-segmented plastic scintillator
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Institute for Scintillation Materials NAS of Ukraine (ISMA)（乌克兰国家科学院闪烁材料研究所）；University of Geneva（日内瓦大学）
本文开发并验证了一种将数千个塑料闪烁体立方体粘合成大型单片层的新技术，并成功扩展到48×48立方体尺寸，满足未来吨级中微子探测器和采样量热器的需求。
2026-09-18 hep-ex physics.ins-det
Radiation hardness of the PIBETA detector components
我们已经研究了信号幅度增益，能量分辨率和探测效率的PIBETA探测器系统的有源组件的长期变化。束定义塑料闪烁计数器在~1 MHz停止$π^+$束中运行297天，累积辐射剂量高达2 Mrad。带电粒子跟踪系统中的探测器-一对圆柱形多丝正比室和一个薄的塑料闪烁筒形hodoscope阵列-在相同的运行期间受到照射，平均剂量为~40 krad。单个CsI（未掺杂晶体）量热计探测器接收到的平均剂量约为120 rad，主要来自$π^+$强子相互作用以及活动靶中静止时的$π^+$和$μ^+$弱衰变产生的光子、正电子和质子。
2002-12-02 physics.ins-det
Scintillator-SiPM Detector for Tracking and Energy Deposition Measurements
本文提出一种结合塑料闪烁体与稀疏SiPM的创新粒子探测器，通过物理模型与数值算法实现粒子位置与能量沉积的精确测量，经GEANT4模拟与地面实验验证了其在航天实验中的性能。
2024-07-08 physics.ins-det
A feasibility study to track cosmic muons using a detector with SiPM devices based on amplitude discrimination
研究了利用塑料光纤作为敏感体，用SiPM光电二极管读出的SiPM读出μ子探测器（SiRO）的可能性。SiRO应用于基于幅度鉴别跟踪宇宙μ子。探测器的概念预见了一堆6个活性层，分为3个三明治，用于确定通过3个平面的μ子轨迹。在研究了光电二极管的特性之后，使用两个检测模块进行了测试，每个检测模块由塑料闪烁体片组成，$100 \times 25 \times 1\,$ cm $^{3}$，具有12个平行的等距沟;每个沟填充有$1.5\,$ mm厚的光纤，并且总是连接两个光纤以形成通道。已经测试了沿着光纤和穿过通道的光响应的衰减。基于输入振幅鉴别的入射μ子的测量表明，该过程是不有效的，因此是不够的，因为只有大约30%的测量事件可以用于μ子轨迹的重建。基于本文提出的研究，用于构建SiRO探测器的布局将被改变，以及模拟采集技术将被数字采集技术所取代。
2016-03-17 hep-ex 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
A 1 mm Scintillating Fibre Tracker Readout by a Multi-anode Photomultiplier
本文介绍了一个原型粒子跟踪探测器与1毫米的塑料纤维与64通道Hamamatsu H8500平板多阳极光电倍增管读数。来自11个充气漂移管阵列的宇宙射线轨迹与光纤中的信号相匹配，以测量光纤跟踪器中重建轨迹的分辨率和效率。还开发了GEANT4探测器模拟，以将宇宙射线数据与MC结果进行比较，并在说明中进行了讨论。使用在这个实验装置中测得的参数，修改后的光纤跟踪器的设计，建议在未来的原型，以提高分辨率和效率，以满足现代检测器的规格。
2011-07-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Beam test results of a fully 3D-printed plastic scintillator particle detector prototype
本文报道了一种全3D打印的5×5×5塑料闪烁体立方体阵列粒子探测器原型，通过CERN束流测试验证其光产额约27 p.e./通道、串扰4-5%、均匀性变化约7%，证明增材制造技术可用于高效生产高颗粒度闪烁体探测器。
2025-02-04 hep-ex physics.ins-det
A method to measure the integral vertical intensity and angular distribution of atmospheric muons with a stationary plastic scintillator bar detector
我们提出了一种方法来测量积分垂直强度和角分布的大气μ子使用固定的厚塑料闪烁体棒探测器与光电倍增管在其两端在实验室设置的几个小时的曝光。从事件率获得总通量，并且从记录的脉冲电荷的分布推断角分布，所述脉冲电荷与塑料闪烁体内部的轨道长度相关。一个μ子发生器算法的开发和使用一起使用一个简单的模拟，包括探测器的分辨率，光电倍增管的非线性饱和，和实验室建筑物的覆盖范围的影响。作为原理的证明，我们进行了测量，假设标准的$\cos^nθ$全向角分布与方位角各向同性和不同的模型的源的能谱。使用在5个不同方位角方向上的测量，我们在地理坐标为19.33 $^\circ$ N~99.19 $^\circ$ W、海拔2,268 m和地磁截止值为8.2 GV的位置处测量了平均指数$n=(1.90\pm 0.06({\rm stat})\pm 0.10({\rm syst}))$和平均垂直强度$I_0=(101.2\pm 1.8({\rm stat})\pm 5.5({\rm syst}))$ $~{\rm m}^{-2}{\rm s}^{-1}{\rm sr}^{-1}$。
2020-11-21 hep-ex physics.geo-ph physics.ins-det
Charge Measurement of Cosmic Ray Nuclei with the Plastic Scintillator Detector of DAMPE
暗物质粒子探测器（DAMPE）的主要目的之一是测量几十TeV或更高能量的宇宙线核，其起源和传播一直是天体物理学研究的热点。DAMPE顶部的塑料闪烁探测器（PSD）旨在测量宇宙射线核的电荷，从H到Fe，并作为一个否决探测器，用于区分伽马射线和带电粒子。本文提出了一种电荷重构方法来优化PSD在电荷测量中的性能。本文在简要介绍了PSD的结构和工作原理的基础上，详细介绍了该方法的基本原理，包括航迹跟踪、PSD对准、光衰减校正、猝灭和均衡校正。结果表明，PSD工作良好，宇宙射线中从H到Fe的几乎所有元素都能在电荷谱中清晰地识别出来。
2018-10-25 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Monte-Carlo based performance assessment of ASACUSA's antihydrogen detector
研制了一种由BGO薄片和塑料闪烁体组成的反氢探测器。我们的特点是薄BGO盘的二维位置灵敏度和能量沉积到BGO校准使用宇宙射线通过比较实验数据与蒙特卡罗模拟。通过连接BGO命中位置和周围速描器闪烁体条上的命中来定义粒子轨迹。事件率作为轨道之间的角度和能量沉积在BGO模拟的反质子事件，测量和模拟的宇宙射线事件的函数进行了研究。反氢蒙特卡罗事件的识别是使用沉积在BGO和粒子轨道的能量进行的。宇宙线背景被限制在12 mHz，探测效率为81%。信噪比从2012年使用探测器获得的0.22 s^{-1/2}提高到本次工作中的0.26 s^{-1/2}。
2018-06-06 physics.ins-det
Construction of Triple-GEM Detectors Using Commercially Manufactured Large GEM Foils
许多实验目前正在使用或提议在其检测器中使用大面积GEM箔，这产生了对商业上可获得的GEM箔的需求。目前，CERN是大型GEM箔的唯一主要分销商，但随着对GEM技术的兴趣越来越大，跟上对GEM日益增长的需求将是困难的。因此，Tech-Etch Inc.已经建立了高达50 $\times$ 50 cm $^2$的GEM的商业化。of Plymouth，MA，USA使用单掩模技术。单掩模GEM箔的电学性能和光学质量已被发现与CERN生产的那些相当。验证Tech-Etch单掩模GEM箔的下一个关键步骤是在物理条件下测试其性能。这些测量将使我们能够量化和比较探测器的增益和效率，以其他三重GEM探测器。这将通过使用Tech-Etch制造的箔构建几个单掩模三重GEM探测器来完成，其遵循STAR Forward GEM Tracker（FGT）所使用的设计。这些探测器将研究如何通过采用穿孔Kapton间隔环而不是G10间隔网格来减少探测器的死区，从而进一步减少材料预算并提高探测器的效率。已经获得了组装三重GEM探测器所需的材料和工具。GEM箔已经过电气测试，少数已经过光学扫描。我们发现这些结果与CERN生产的GEM箔一致。随着这些初步测试的成功，目前正在建造三重GEM探测器。
2016-12-12 hep-ex physics.ins-det
Comprehensive study of timing resolution in plastic scintillator detectors with wavelength-shifting fiber and silicon photomultiplier readout
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
研究通过结合半解析框架、玩具蒙特卡罗验证及Geant4光学光子模拟，对基于波长转移光纤和硅光电倍增管读出的塑料闪烁体探测器时间分辨率展开全面研究，给出分析模型并验证，经参数扫描生成设计图和查找表以优化探测器。
2026-10-30 hep-ex physics.ins-det
Design and performance of a scintillation tracker for track matching in nuclear-emulsion-based neutrino interaction measurement
精确测量加速器中微子束与中微子-核相互作用对当前和未来的中微子振荡实验具有重要意义。利用核乳胶基混合探测器测量μ子-中微子荷电相互作用，μ子径迹匹配是必不可少的。本文描述了一种新研制的闪烁跟踪器的设计和性能，该跟踪器用于用核乳胶探测器测量中微子-核相互作用中的μ子径迹匹配。利用闪烁跟踪器和另一个探测器Baby MIND重建了μ子径迹，并与核乳胶探测器中的径迹进行了匹配。闪烁跟踪器由四层水平和垂直对齐的闪烁体条组成，覆盖面积为$1\,\mathrm{m} \times 1\,\mathrm{m}$。在该层中，24 mm宽的塑料闪烁体条被特别布置，彼此之间具有故意的间隙。通过识别四层的命中图案，实现了2.5mm的精确位置分辨率，同时保持读出通道的数量小至256。对前向μ子的径迹匹配效率大于97%，闪烁跟踪器的位置和角分辨率分别为2.5 mm和20-40 mrad。结果表明，闪烁跟踪器的设计的μ子轨道匹配的核乳胶为基础的中微子-核相互作用测量的有用性。
2022-05-10 hep-ex physics.ins-det
RIPTIDE: a novel recoil-proton track imaging detector for fast neutrons
针对快中子探测中反冲质子径迹成像效率低的问题，本文提出 RIPTIDE 系统，利用塑料闪烁体、CMOS 或微通道板成像器件实现反冲质子径迹的时空重建与中子能谱测量。
2023-12-07 nucl-ex physics.ins-det
Detector for measuring the $π^+\to e^+ν_e$ branching fraction
TRIUMF的PIENU实验旨在测量分支比$R^{e/μ}$ = ${Γ\big((π^{+} \rightarrow e^{+} ν_{e}) + (π^{+} \rightarrow e^{+} ν_{e}γ)\big)}/{Γ\big((π^{+} \rightarrow μ^{+} ν_μ)+(π^{+} \rightarrow μ^{+} ν_μγ)\big)}$，精确度为$<$ 0.1\%。入射π介子，以60 kHz的速度与动量75 MeV/c，被降级，并停止在塑料闪烁体目标。π介子和它们的衰变产物正电子用塑料探测器探测，用多丝正比室和硅条探测器跟踪。正电子的能量是在一个光谱仪中测量的，该光谱仪由一个大的NaI（T $\ell$）晶体和一排纯CsI晶体组成。本文介绍了PIENU实验装置及其在追求$R^{e/μ}$方面的性能。
2015-05-11 hep-ex physics.ins-det
Toward Neutrino and Dark Matter Detection with Ancient Minerals: TEM Study of Heavy-Ion Tracks in Olivine
University of Michigan（密歇根大学）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）
研究通过人工植入径迹模拟天体粒子相互作用，利用透射电镜分析橄榄石中重离子径迹宽度与深度的关系，发现径迹连续性变化与电子和核停止能力主导过渡相关，表明橄榄石是古代探测的有吸引力候选材料。
2026-04-09 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
