Intrinsic Fano factor of nuclear recoils for dark matter searches
在10 ~ 200 keV的反冲能量范围内，锗和硅中的核反冲产生的电子-空穴比其对应的电子反冲产生的电子-空穴有更大的变化.这种效应--主要是由于给定能量的核反冲导致的晶格能量的偏差--已经被林哈德模型预测到了。我们用内禀核反冲Fano因子来参数化方差，在25 keV附近，硅和锗的内禀核反冲Fano因子分别为24.3 $\pm$ 0.2和26 $\pm$ 8。方差具有重要的影响，预期的信号形状的实验，利用低能量的核反冲，如直接暗物质搜索和相干中微子核散射测量。
2022-12-12 hep-ex physics.ins-det
The nuclear track detector CR39: results from different experiments
用不同能量的不同离子对核径迹探测器CR 39进行了刻度。由于探测器的低探测阈值（Z/beta~ 6 e）和良好的电荷分辨率（当6 e < Z/beta <83 e时，两次测量的电荷分辨率σ_Z ~ 0.2e），该探测器被用于不同的目的：（i）高能和中等能量离子的碎裂;（ii）在宇宙辐射中寻找磁单极子、核微粒、奇异粒子和Q球。
2008-12-03 physics.ins-det
Energy deposition on nuclear emulsion by slow recoil ions for directional dark matter searches
本文计算了5 - 200 keV的C离子和5 - 600 keV的Kr离子在核乳胶上沉积的电子能量，并与快离子沉积的电子能量进行了比较，为设计和建造定向暗物质搜寻的细颗粒核乳胶提供了依据。核猝灭因子和电子LET（线性能量转移），沿离子轨道沉积的特定电子能量，进行了评估。对重离子径迹结构的核心和半影进行了修正，以理解由暗物质候选者WIMP产生的反冲离子撞击核乳胶中AgBr晶体的核所产生的径迹。本文还研究了$α$ -衰变产生的100 - 180~keV重反冲离子Pb离子。此外，考虑到地下实验室中本底中子的影响，还计算了25 - 80 keV质子离子的径迹结构。
2019-05-16 hep-ex 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
Intrinsic neutron background of nuclear emulsions for directional Dark Matter searches
核乳胶技术的最新发展导致了具有纳米卤化银颗粒的薄膜的生产，其适合于跟踪具有亚微米长度的低能核反冲。这一改进为定向暗物质探测开辟了道路，从而为正在进行的WIMP搜索提供了一种创新和补充的方法。这些搜索的一个重要的背景源是由中子引起的核反冲，可以模仿WIMP信号。在本文中，我们提供了一个估计的贡献，这本底从固有的放射性污染的核乳胶。我们还报告了作为读出阈值的函数的诱导背景，通过使用GEANT 4模拟的核乳胶，表明它相当于约0.06中子每年每公斤，完全兼容的设计的10公斤$\times$年曝光。
2016-06-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Electron recombination in low-energy nuclear recoils tracks in liquid argon
本文分析了在液氩探测器中反冲原子电离径迹中的电子-离子复合过程。该分析是基于计算机模拟的结果，其中使用现实的电子输运和反应模型。计算再现了最近的实验结果的电离产额从6.7 keV的核反冲在LAr。逃逸重组的电子数的统计分布被发现偏离二项分布，并获得核反冲轨道的重组波动的估计。的复合动力学的研究表明，一个显着的一部分电子进行非常快的静态复合，效果可能是负责的弱漂移场依赖性的电离产率从核反冲在一些稀有液体。所获得的结果可能是有用的，在寻找假设的暗物质粒子和其他研究，涉及到反冲核的检测。
2016-02-10 physics.ins-det
Bulk etch rate measurements and calibrations of CR39 and Makrofol nuclear track detectors
我们开发了一种新的方法，用于确定散装蚀刻速率速度的基础上的圆锥高度和底部直径测量的蚀刻轨道。本文将此方法应用于158 A GeV In^{49+}和Pb^{82+}离子辐照的CR 39和Makrofol核径迹探测器的刻度。对于CR 39，铟离子及其不同碎片对应的峰在Z/β = 7至49之间分离良好：检测阈值为REL ~ 50 MeV cm ^2 g^{-1}，对应于Z/β = 7的核碎片。用Pb^{82+}离子校准Makrofol显示了由于铅离子和它们的碎片从Z/β ~ 51到83（电荷拾取）引起的所有峰。Makrofol的探测阈值为REL ~ 2700 MeV cm ^2 g^{-1}，相当于Z/beta = 51的核碎片。
2008-11-18 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
Hyper-track selector nuclear emulsion readout system aimed at scanning an area of one thousand square meters
自动核乳胶读出系统自40年前提出以来，已经取得了显著的进展。超径迹选择器（HTS）是OPERA在大规模中微子实验中成功应用后研制的一种更快的读出系统。HTS拥有极宽视场物镜，扫描速度达到4700 cm $^2$ /h，比之前的系统快近100倍，因此有力地推动了许多新的实验项目。我们将在本文中描述的概念，规格，系统结构，和实现的性能。
2017-11-12 physics.ins-det
Bulk Etch Rate Measurements and Calibrations of Plastic Nuclear Track Detectors
使用158 A GeV Pb（82+）和In（49+）离子获得了CR 39和Makrofol核径迹探测器的新校准;开发了一种使用锥高和底径测量的体蚀刻速率测定的新方法。基于蚀坑底面积测量的CR 39电荷分辨率足以识别间隔7 <= Z/β <= 49的核碎片。对于CR 39，检测阈值为REL~50 MeV cm ^2/g，对应于Z/β ~7的核碎片。暴露于Pb（82+）离子的Makrofol箔的基锥面积分布首次显示了Z > 50的核碎片的所有峰;蚀刻锥高度的分布显示了Z/β = 78 - 83（电荷拾取）的分离良好的各个峰。Makrofol的检测阈值为REL 2700 MeV cm ^2/g，对应于Z/β约为50的核碎片。
2006-10-25 physics.ins-det
Study on the reusability of fluorescent nuclear track detectors using optical bleaching
基于Al ${_2}$ O ${_3}$：C，Mg晶体的荧光核径迹探测器（FNTD）是可用于带电粒子和中子的剂量测定和探测的发光探测器。这些探测器可用于成像应用，其中需要相当高的轨道密度，在100 $^2$ $\times$ 100 $μ$ m的区域中大约1个$\times$ $10^4$轨道的数量级。为了研究FNTD成像应用的可重用性，我们提出了一种方法来执行所需的轨道密度条件下的光学漂白。通过7次辐照漂白循环评估可重复使用性。对于辐照，将研究的FNTD暴露于来自$^{241}$ Am放射源的α粒子。通过波长为355 nm的紫外激光进行光学漂白。三个专用区域上的一个单一的FNTD与不同的累积轨道密度和漂白条件进行了研究。在每个辐照-漂白循环之后，计算信噪比以评价FNTD性能。它的结论是，FNTDs可以重复使用至少七次的应用程序中积累的高轨道密度是必需的。
2022-11-03 physics.ins-det
Development of New Tracking Detector with Fine-grained Nuclear Emulsion for sub-MeV Neutron Measurement
在这项研究中，我们已经开发出一种新的亚MeV中子探测器，具有高的位置分辨率，能量分辨率，方向灵敏度，和低背景。该探测器是基于一种超细颗粒的核乳胶，称为纳米成像跟踪器（NIT），它能够通过亚微米精度的拓扑分析来检测中子引起的质子反冲作为轨道。我们使用了一种NIT，其具有分散在明胶中的（98 ± 10）nm尺寸的AgBr：I晶体。首先，我们对NIT装置探测亚MeV核聚变单色中子的性能进行了标定，对大于2 μ m的反冲质子径迹的探测效率始终为100%（1 σ下限为83%），与人工分析的预期一致。后坐能量和角度分布与运动学预期吻合较好。利用它们重建了一次中子能量，在540 keV处用半高宽估算了一次中子能量为42%。此外，我们展示了新开发的一个自动跟踪识别系统，专用于跟踪范围超过几微米。识别率为（74 ± 4）%，后坐能量和角度分布与人工分析结果吻合较好。最后，它表明了对伽马射线的非常高的抑制能力。
2021-01-29 physics.ins-det
Quenching and Channeling of Nuclear Recoils in NaI[Tl]: Implications for Dark Matter Searches
本文描述了一种新的实验评价方法--NaI[Tl]中核反冲的淬灭因子。系统影响以前的测量的中子源的发射光谱的仔细表征，使用一个小的闪烁体耦合到一个超双碱高量子效率光电倍增管，并通过康普顿散射的电子反冲响应的非线性评价解决。随着钠反冲能的降低，淬灭因子有迅速减小的趋势。此外，在已知晶体取向的闪烁体中没有发现低能反冲离子的晶格沟道的证据。关于这些发现如何影响采用NaI[Tl]的暗物质搜索的讨论（例如，DAMA/LIBRA）。
2013-03-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Simulations of the Nuclear Recoil Head-Tail Signature in Gases Relevant to Directional Dark Matter Searches
我们提出了第一个详细的模拟头尾效应相关的定向暗物质搜索。大多数的电离电荷的位置的调查，无论是在开始的一半（尾部）或在结束的一半（头部）的核反冲轨道进行碳和硫反冲在40托负离子二硫化碳和氟反冲在100托四氟化碳。SRIM模拟程序，连同一个专门编写的蒙特卡罗发生器，用于模拟生产的电离对，扩散和基本读出几何相关的潜在的真实探测器的情况下，如正在开发的漂移实验。结果清楚地表明存在的头-尾轨道不对称性，但严重影响的幅度由两个竞争因素：性质的阻止能力和细节的范围离散。前者往往导致尾部大于头部，后者则相反。
2009-02-25 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
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
Development and Characterization of a Time Projection Chamber Prototype for Neutron Oscillation Searches at the European Spallation Source
Lund University（隆德大学）；European Spallation Source ERIC（欧洲散裂源）
针对HIBEAM实验中的中子-反中子振荡搜索，开发并验证了一种紧凑型时间投影室原型及其径迹重建算法，通过宇宙线、质子散射和模拟数据测试，实现了亚毫米级径迹分辨和粒子识别能力。
2026-05-27 physics.ins-det
Automatic track recognition for large-angle minimum ionizing particles in nuclear emulsions
我们以前开发了一个自动跟踪扫描系统，使大角度的核碎片在OPERA实验的核乳胶膜的检测。作为下一步，我们研究了该系统的大角度最小电离粒子$(1.0 \leq |tan θ| \leq 3.5)$的轨道识别能力。本文表明，对于这样的轨道，该系统具有95 $\%$或更高的检测效率，并报告自动识别的轨道的角度精度。这项技术具有通用性，不仅可能有助于OPERA实验中的各种分析，而且可能有助于今后的实验，例如关于低能中微子和强子相互作用的实验，或有助于今后利用气球携带的核乳胶对宇宙射线进行的研究。
2014-12-19 hep-ex physics.ins-det
Detection of proton tracks with LiF Fluorescent Nuclear Track Detectors
本研究将LiF晶体基荧光核径迹探测器用于质子径迹探测，验证了1 MeV至约56 MeV能量下的探测效果，发现径迹为亮斑结构且亮度随LET升高而增强，与重离子探测趋势一致。
2024-03-07 nucl-ex physics.ins-det
Nuclear Track Detectors for Environmental Studies and Radiation Monitoring
对用于环境研究和粒子搜索的核径迹探测器进行了若干改进。采用一种新的方法测定了CR 39和Makrofol NTD的体刻蚀速率。它是基于相对论重离子（158 A GeV Pb（82+）和In（49+）离子）及其碎片引起的蚀坑锥的直径和高度的同时测量。在蚀刻溶液中使用酒精改善了NTD的表面质量，并提高了它们的阈值。该探测器用于测定1.0和0.41 GeV/核子的铁和硅离子的核碎裂截面。这些测量对于确定强子治疗中的剂量和宇航员接受的剂量是重要的。这些探测器还被用于寻找宇宙辐射中的大质量粒子，确定宇宙射线的质谱，以及评价Po（210）α衰变和天然氡浓度。
2006-11-28 physics.ins-det
Nuclear recoil response of liquid xenon and its impact on solar 8B neutrino and dark matter searches
本文提出利用已发表刻度数据量化液氙低能核反冲响应不确定性的方法，并评估其对太阳 8B 中微子搜寻和低质量暗物质灵敏度的影响，指出忽略产额不确定性会使 6 GeV/c^2 WIMP 限制偏乐观约 2 倍。
2023-04-12 hep-ex physics.ins-det
Convolution based hybrid image processing technique for microscopic images of etch-pits in Nuclear Track Detectors
提出了一种新的基于卷积的图像处理技术，用于分析核径迹探测器（NTD）中的蚀坑图像。将所提出的方法应用于不同类型的NTD（例如，CR-39，PET），其包含不同尺寸和形状（圆形和椭圆形）的蚀坑开口。对NTD中腐蚀坑的识别和计数都取得了令人满意的结果。
2019-11-17 eess.IV physics.ins-det
Single track coincidence measurements of fluorescent and plastic nuclear track detectors in therapeutic carbon beams
在本文中，我们提出了一种方法，单磁道符合测量使用两种不同的轨道探测器材料。我们采用塑料和荧光核径迹探测器（PNTDs和FNTDs）在入口通道的单能碳离子束覆盖治疗有用的能量范围从80至425 MeV/u。两种探测器探测到的所有初级粒子轨迹中约有99%成功匹配，而FNTD由于其优越的空间分辨率仅探测到1%的粒子。我们的结论是，PNTD和FNTD是适合于临床的碳束剂量测定与至少98.82%和99.83%的检测效率分别，如果在离子束的入口通道进行低注量的辐照。所研究的方法可以适用于其他核径迹探测器，并提供了可能性，以表征新的轨道探测器材料对众所周知的探测器。此外，通过以所提出的方式组合具有受限工作范围的两个检测器，可以创建具有扩展和优化的工作范围的混合检测器系统。
2014-01-24 physics.ins-det physics.med-ph
Micro-physics simulations of columnar recombination along nuclear recoil tracks in high-pressure Xe gas for directional dark matter searches
方向灵敏度是WIMP暗物质研究的一个重要方面。然而，在大的目标质量下使核反冲的方向可见是一个挑战。为了实现这一目标，我们正在探索一种新的方法，通过利用柱状复合来检测高压氦气中短核反冲轨道的方向，长度可达几微米。柱状复合根据径迹和电场方向之间的角度改变闪烁和电离产率。为了实现这一点，电子的有效冷却至关重要。为了增强这种效应，三甲基胺（TMA）是一种候选添加剂，它不仅能有效地冷却电子，而且能通过潘宁转移增加柱状复合的量。我们进行了详细的模拟电离电子输运产生的核反冲在一个N2O3 + TMA气体混合物，并评估了柱状重组信号的大小。结果表明，在某些理想情况下，可以获得的方向性信号的磁道长度超过几个微米。虽然仍需要更多的研究与现实的假设，以评估这种技术的可行性，这可能打开了一个新的可能性暗物质搜索。
2015-05-14 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Wide angle acceptance and high-speed track recognition in nuclear emulsion
核乳胶胶片是一种三维跟踪装置，广泛用于宇宙线和高能物理实验。广角接收扫描对于获得乳胶胶片中的磁道信息至关重要。本研究提出了一种新的方法，用于中微子-核相互作用测量的核乳胶膜的广角接受和高速径迹识别。核乳胶技术可以用来测量中微子相互作用产生的带电粒子的径迹。广角接受粒子的检测对于获得亚GeV和多GeV中微子能区相互作用的详细信息至关重要。在为J-PARC中微子相互作用测量而发展的新方法NINJA中，角接受度由$150\,\mathrm{m^2/year}$覆盖到$|\tanθ_{x(y)}| < 5.0$（所有立体角的80%）。该方法还可以提高航迹的角度精度和识别效率。
2022-05-01 hep-ex physics.ins-det
Dark Matter searches using gravitational wave bar detectors: quark nuggets and newtorites
许多实验都在寻找超对称WIMP暗物质，但都没有结果。这可能意味着寻找更奇特的可能性，例如紧凑的超密度夸克块，在文献中广泛讨论有几个不同的名称。核子体是具有原子大小截面的候选致密物体的一个例子。在简要讨论了核微粒之后，报告了用Nautilus和Explorer的引力波棒探测器寻找核微粒的结果。条形探测器的几何可接受度为19.5 $\rm m^2$ sr，小于用于类似搜索的其他探测器。然而，检测机制是完全不同的，比其他检测器更直接。我们得到的实验限制是感兴趣的，因为对于质量小于$10^{-5}$ g的核质，我们发现一个通量小于一个预测考虑核质作为暗物质候选人。只有引力相互作用的粒子（牛顿体）是另一个例子。在这种情况下，灵敏度相当差，并报告了可能的改进的简短讨论。
2016-09-28 astro-ph.HE hep-ex physics.ins-det
Quantitative read-out of Al2O3:C,Mg-based fluorescent nuclear track detectors using a commercial confocal microscope
荧光核径迹探测器（FNTD）在离子束治疗研究中显示出巨大的应用潜力，如剂量学、先进的束流特性、体内使用或作为放射生物学分析。FNTD的一个基本特征是它们能够评估单个离子的能量损失，从而产生例如LET估计。本文介绍了FNTDs的基本特性和我们的读出系统（蔡司LSM710共聚焦激光扫描显微镜），使定量测量的能量损失。
2014-07-03 physics.ins-det physics.med-ph
Precision measurement of the structure of the CMS inner tracking system using nuclear interactions
本文利用强子与CMS物质的核相互作用研究了CMS内径迹系统的结构。2015年在LHC记录的质心能量为13 TeV的质子-质子碰撞数据被用来从这些核相互作用中重建数百万个次级顶点。使用这些顶点来确定射束管和内部跟踪系统元件（诸如像素检测器支撑管和筒状像素检测器内部屏蔽和支撑轨道）的精确位置。这些测量对于探测器模拟、探测器升级以及识别非活动元素位置的任何变化都很重要。
2018-10-31 hep-ex physics.ins-det
Fast 4$π$ track reconstruction in nuclear emulsion detectors based on GPU technology
快速4 $π$立体角粒子径迹识别一直是粒子物理领域的一个挑战，特别是在核乳胶探测器上。计算技术的最新进展为实现这一目标开辟了道路。介绍了一种基于GPU技术结合多线程编程的快速4 $π$立体角粒子轨迹重建方法，并对GPU编程和CPU编程进行了详细比较。通过具有优异跟踪性能的GPU，3D乳胶检测器数据的处理速度提高了60倍，相当于每小时扫描15 cm $^2$乳胶表面。
2014-03-21 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
Low Energy Electron and Nuclear Recoil Thresholds in the DRIFT-II Negative Ion TPC for Dark Matter Searches
了解在尽可能低的能量下测量和区分粒子事件的能力是开发新实验以寻找弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的基本要求。在本文中，我们详细评估了1 m^3 DRIFT-II定向灵敏、低压负离子时间投影室（NITPC）中低于10 keV的潜在灵敏度，该评估基于多丝正比室（MWPC）读出中的逐事件径迹重建和量热法。通过应用一个数字平滑多项式，它表明，探测器是敏感的硫和碳反冲分别下降到2.9和1.9 keV，和1.2 keV的电子感生事件。通过5.9 keV的γ谱的55 Fe，其中的能量分辨率是足够的，以确定逃逸峰的能量灵敏度证明。较低的能量灵敏度对WIMP排斥极限的影响被证明。除了反冲方向重建的WIMP搜索，这种灵敏度表明新的应用前景也在KK轴子搜索。
2009-03-30 hep-ex physics.ins-det
Super-resolution imaging for the detection of low-energy ion tracks in fine-grained nuclear emulsions
本研究提出一种利用局域表面等离子体共振、搭配定制偏振分析模块的光学显微镜宽场超分辨成像方法，用于探测细颗粒核乳胶中的低能碳离子径迹，分辨率约50 nm，与电镜测量结果高度吻合。
2023-10-06 astro-ph.IM physics.ins-det
Refining the sensitivity of new physics searches with ancient minerals
本文利用TRIM模拟改进古矿物探测中径迹长度建模，修正了以往对弱相互作用粒子径迹数的高估，并给出WIMP及CEνNS相互作用的预期灵敏度。
2025-04-11 astro-ph.CO hep-ph physics.ins-det
Comment on "Tests and calibrations of nuclear track detectors (CR39) for operation in high neutron flux" by E.E. Kading et al., Phys. Rev. Res. 2, 023279 (2020)
文章E.E Kading等人[Phys. Rev. Res. 2，023279（2020）]中描述的测试和校准条件显示出惊人的缺陷。本实验定量结果的解释和提取被认为是不可靠的。必须忽略基于本文所述结果的所有截面结果。
2023-03-23 nucl-ex physics.ins-det
Toward an automated analysis of slow ions in nuclear track emulsion
讨论了核径迹乳胶技术在放射性和核裂变研究中的应用。建议使用HSP-1000自动显微镜寻找植入NTE的重核的共线簇三分区。校准$α$ -粒子和离子范围在一个新的NTE进行。开始将NTE样品表面暴露于${}^{252}$ Cf源。研究了含有碎片和长程$α$ -粒子的平面事件以及仅含碎片三重态的平面事件。NTE样品用能量为1.2和3A MeV的Kr和Kr离子进行了标定。
2016-01-12 nucl-ex physics.ins-det
Analysis of radiation damage in silicon charge-coupled devices used for dark matter searches
晶体探测器中的核反冲会产生晶体缺陷形式的辐射损伤，这些缺陷可以在科学级CCD中测量，因为器件中温度升高会刺激泄漏电流的局部热点。在这一过程中，我们使用中子源产生DAMIC-M CCD中的缺陷，并使用在不同温度下漏电流的增加，我们演示了一个程序，用于识别晶体缺陷的DAMIC-M实验的CCD。这是第一次对核反冲产生的单个缺陷进行研究。该技术可用于区分某些能量范围内的核反冲和电子反冲，这将提高CCD探测器寻找弱相互作用暗物质的能力。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
Automatic scanning of nuclear emulsions with wide-angle acceptance for nuclear fragment detection
核乳胶是一种具有亚微米位置分辨率的跟踪探测器，在粒子物理学领域发挥了成功的作用，自动扫描系统的发展大大提高了分析速度。本文介绍了一种新研制的自动扫描系统及其在分析核蒸发中几乎各向同性发射的核碎片中的应用。该系统能够识别核碎片的轨迹，|正切θ| < 3.0（其中θ是相对于乳剂胶片垂线的轨迹角），而现有系统的角度接受度限于|正切θ| < 0.6。在核乳胶中实现大角度径迹的自动扫描尚属首次尝试。此外，轨迹识别算法是由一个强大的图形处理单元（GPU）的第一次。该GPU具有足够的计算能力来处理大面积扫描数据，具有广泛的角度接受度和足够的灵活性，以允许调整识别算法。这个新系统将特别应用于OPERA实验的框架中：由于强子相互作用，τ衰变候选者样本中的背景将通过更好地检测发射的核碎片而减少。
2013-01-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Ion track reconstruction in 3D using alumina-based fluorescent nuclear track detectors
基于Al2O3：C，Mg单晶的荧光核径迹探测器（FNTDs）结合共聚焦显微镜提供了离子径迹的三维信息，其分辨率仅受光衍射的限制。FNTD也是用细胞涂覆的理想基底，以设计细胞荧光离子轨道混合检测器。这种放射生物学工具能够在质子和重离子治疗中在亚细胞水平上将细胞反应与物理剂量沉积联系起来。为了实现细胞涂层中的单个离子撞击与其生物响应之间的空间相关性，必须使用由FNTD读出获得的深度信息在3D中重建离子穿越。FNTD用汇合的人肺腺癌上皮细胞层包被。混合检测器的碳离子照射垂直于检测器表面和与检测器表面成角度地进行。荧光标记的细胞层和FNTD的原位成像在顺序读出中进行。利用FNTD提供的轨迹信息，研究了单粒子穿越混合探测器的三维轨迹重建精度。精确度受到照射角度的强烈影响，因此受到FNTD信号复杂性的强烈影响。周向照射的精度最高，误差小于0.10°。FNTD技术提供精确的3D离子径迹重建的能力使其成为临床离子束中放射生物学研究的有力工具，无论是用作涂覆活组织的基底还是植入体内。
2013-06-10 physics.ins-det physics.med-ph
Muon Track Reconstruction in a Segmented Bolometric Array Using Multi-Objective Optimization
用于稀有事件搜索的分段固态探测器阵列的最新进展使得该技术在探测器质量上接近吨级，在尺寸上接近米级。这些实验通常集中在寻找无中微子双β衰变或直接暗物质探测上，也有能力寻找在其体积上留下类似轨道特征的奇异粒子。然而，这种探测器阵列的分段性质通常设置空间分辨率，并使得重建轨道状路径的问题变得重要。在本文中，我们提出了一种算法，提高了重建的跟踪类事件在分段检测器使用多目标优化-一种计算技术，优化多个成本函数的时间，而不指定它们之间的定量加权。这种技术允许通过检测器重建轨迹并确定通过各个元件的路径长度。当与每个元素中的重建能量沉积相结合时，这允许计算轨道状粒子的阻止能力，并打开了搜索具有异常阻止能力的粒子（如单极子或轻电离粒子（LIP））的大门。结果提出的重建工具的精度进行评估，因为他们目前站在对蒙特卡洛生成的数据。该算法的背景下，CUORE实验，但其他分段量热计探测器的应用程序。
2022-02-03 nucl-ex physics.ins-det
A New Analysis Method for WIMP searches with Dual-Phase Liquid Xe TPCs
提出了一种新的基于物理观测量的WIMP暗物质研究数据分析方法。传统上，来自液体靶中散射的核反冲能量已经通过在相互作用顶点处产生的初始瞬发闪烁光（S1）来估计。电离电荷（C2）或其二次闪烁（S2）与Log（S2/S1）与S1中的一次闪烁相结合，仅作为电子反冲背景的鉴别参数。支持C2作为更可靠的核反冲能估计比S1的参数。Log（S1/C2）vs.C2的新相空间被引入作为对于核反冲接受更有效的相空间，并且表现出优越的能量分辨率。这是在不损害LIGHTTPC的鉴别能力，也不损害其3D事件重建和基准化能力的情况下实现的，就像只利用电离通道的分析一样。最后，提出了两个独立的能量估计器的概念，用于背景抑制：E2作为主要的（基于C2）和E1作为次要的（基于S1）。Log（E1/E2）与E2的关系被证明是评估WIMP信号候选者的最合适的相空间。
2012-06-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Solid state breakdown counter for magnetic monopole and other highly ionizing particles searches
固态击穿计数器结合了核径迹探测器的阈值特性和实时电子事件登记的便利性。在这里，我们讨论的击穿计数器的操作原理和它们的潜在适用性现有的（MoEDAL）和预见（CosmicMoEDAL）搜索磁单极子和其他高度电离的稀有粒子。还描述了可能导致该技术吸引力增加的研发途径
2014-10-21 hep-ex physics.ins-det
First reconstruction of absolute three-dimensional position of nuclear recoils using a negative ion $μ$-TPC for dark matter search experiments
使用负离子气体的微型时间投影室（NI $μ$ TPC）的研究专门针对方向敏感的暗物质搜索进行。NI $μ$ TPC能够测量自触发TPC在漂移方向上的绝对位置。本研究提供了一个NI $μ$ TPC的发展，使用微像素室（$μ$ -PIC）与专用的读出电子，和使用中子源的核反冲的三维绝对位置重建的能力的评估。在整个漂移体积中以70 $\pm$ 5%的效率重建绝对径迹位置。这项工作标志着NI $μ$ TPC朝着定向暗物质搜索的实际应用迈出了重要的一步。
2023-02-21 hep-ex physics.ins-det
Measurement of directional range components of nuclear recoil tracks in a fiducialised dark matter detector
我们提出的结果，从第一次测量的轴向范围组件的基准中子感生的核反冲轨道使用DRIFT定向暗物质探测器。在30：10：1 Torr的CS $_2$：CF $_4$：O $_2$气体混合物中，使用不同种类的阴离子之间的时间电荷载流子分离，在DRIFT实验中基准化核反冲事件。对于该测量，通过将探测器从不同方向暴露于$^{252}$ Cf源来产生中子感生核反冲径迹。使用这些事件，当中子源从一个探测器轴移动到另一个时，探测器对预期的轴向方向特征的灵敏度进行了研究。从这些测量中获得的结果表明，在这种基准气体模式下，DRIFT检测器对轴向方向特征具有明显的灵敏度。
2017-07-28 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Investigation of the neutron imaging applications using fine-grained nuclear emulsion
中子成像是一种应用广泛的无损检测技术。中子成像的一个重要方面是实现微米级的空间分辨率。研制高分辨率的中子探测器是一项具有挑战性的任务。基于细粒核乳胶的中子探测器可适用于高分辨率中子成像应用。高径迹密度是提高中子成像质量的必要条件。然而，现有的轨道分析方法在高轨道密度条件下难以应用。模拟图像用于确定中子成像所需的径迹密度。得出结论，每100 $\times$ 100 $μ$ m $^2$的$10^4$轨道数量级的轨道密度足以利用中子探测器用于成像应用。对比度分辨率的图像数据集与不同的轨道密度和中子透射率进行了研究。此外，实验进行了中子成像的钆基光栅与已知的几何形状。成功地解决了光栅的结构问题。使用具有9个$μ$ m的周期性结构的光栅狭缝的灰度级光学图像，计算的1个$σ$ 10-90 μ m的边缘响应为0.945 $\pm$ ± 0.004 $μ$ m。
2022-12-07 nucl-ex physics.ins-det
ACHINOS: A Multi-Anode Read-Out for Position Reconstruction and Tracking with Spherical Proportional Counters
球形正比计数器是一种多功能气体探测器，其物理应用范围从稀有事件搜索到快中子光谱学。在其最简单的形式中，检测器以单通道读出操作，并使用脉冲形状信息来重建相互作用半径，其用于背景辨别和目标体积定义。读出仪器的最新发展使得能够使用多阳极读出结构ACHINOS。多个阳极提供关于相互作用位置的信息，该信息与径向信息耦合，可以用于重建电离轨迹。这种能力对探测器的几种应用有影响，例如，在罕见事件搜索中的背景辨别。
2022-11-21 hep-ex physics.ins-det
Signal identification with Kalman Filter towards background-free neutrinoless double beta decay searches in gaseous detectors
在高压气体探测器上测量的粒子径迹和微分能量损失可以用于无中微子双β衰变~（$0νββ$）搜索的事例识别。我们开发了一种新的方法，基于卡尔曼滤波器在贝叶斯形式主义（KFB）重建MeV级电子的蜿蜒轨迹。利用仿真数据，我们比较了假设不同探测器粒度和能量分辨率的KFB方法的信号和背景鉴别能力。来自$^{232}$ Th和$^{238}$ U衰变链的典型本底比已发表的文献中的本底被抑制了另一个数量级，接近无本底区。对于拟议的PandaX-III实验，在90\%置信水平下，$0νββ$搜索半衰期灵敏度将达到$2.7 \times 10^{26}$ ~yr，生存期为5年，比初始设计目标提高2.7倍。
2021-05-08 hep-ex physics.ins-det
R&D Status of Nuclear Emulsion For Directional Dark Matter Search
在本研究中，我们正在进行核乳胶定向暗物质搜索的研究与开发。首先，在名古屋大学的乳剂生产设施中开发了具有精细卤化银晶体的更高分辨率的核乳剂，我们确认它可以检测预期的核反冲径迹。新技术要求读出亚微米磁道。我们开发了扩展技术，并可以读出信号的形状分析与光学显微镜。在150 ~ 200 nm的原始轨道长度范围内，光学显微镜的二维角分辨率为36 °。最后，我们用14.8MeV中子产生的反冲核进行了验证，并研制了以SPring-8为最终检查的X射线显微镜系统，用光学显微镜对选定的候选径迹进行了更高分辨率的检查。在150 ~ 250 nm的径迹长度范围内，角分辨率由光学显微镜的31 °提高到X射线显微镜的17 °。我们正在开发实用的系统，并计划开始与原型探测器的测试运行。
2011-09-22 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Enabling searches for long-lived particles at a future 10 TeV Muon Collider
The Enrico Fermi Institute, The University of Chicago（芝加哥大学恩里科·费米研究所）
该研究探讨了在10 TeV缪子对撞机中通过放宽时间要求来提高长寿命粒子探测灵敏度的方法。
2026-09-17 hep-ex physics.ins-det
Numerical Modelling of Active Target Time Projection Chamber for Low Energy Nuclear Physic
开发基于流体动力学的数值模型模拟主动靶时间投影室，研究SAT-TPC原型机性能并优化束流与阳极读出方案，通过与粒子模型对比验证了模型有效性。
2024-09-24 nucl-ex physics.ins-det
3-D Tracking of Nuclear Recoils in a Miniature Time Projection Chamber
核反冲的三维重建对于快速中子的定向探测和对弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的方向敏感的搜索是很有意义的，而WIMPs可能构成宇宙的暗物质。我们证明了这种能力与一个微型气体目标时间投影室（TPC）的漂移电荷是雪崩倍增与气体电子倍增器（GEM）和检测与ATLAS FE-I3像素专用集成电路（ASIC）。我们报告的性能表征的检测器，包括测量的增益，增益分辨率，点分辨率，扩散，角分辨率和能量分辨率与低能量的X射线，宇宙射线和α粒子，使用气体Ar：CO $_2$（70：30）和他：CO $_2$（70：30）在大气压下。我们讨论了未来的影响，更大的定向中子和暗物质探测器。着眼于设计和选择这些组件，我们概括我们的结果到检测器性能的分析表达式尽可能。最后，我们展示了3-D定向检测的快中子源。
2014-07-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Neutron-gamma discrimination of CsI(Na) crystals for dark matter searches
本文研究了CsI（Na）晶体的发光特性。利用采样频率为5GS/s的TDS 3054 C示波器，我们发现核反冲信号主要是衰减时间约为20 ns的超快光脉冲，而γ射线信号的衰减时间约为600 ns。核反冲和γ射线信号的波长也不同。对n/γ分离的研究表明，当电子反冲能量大于20 keV时，抑制因子可达10-7数量级，信号效率大于80%。这样的性质使得CsI（Na）成为寻找暗物质的理想候选者。
2011-02-14 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Using Gamma-Ray Imaging to Measure Nuclear Lifetimes in the GRETINA Detector
GRETA，伽马射线能量跟踪阵列，是一个高度分段的HPGe探测器阵列，旨在跟踪束物理实验中发射的伽马射线。其高检测效率和最先进的位置分辨率使其非常适合成像应用。在本文中，我们使用模拟成像数据来说明如何成像可以应用于核寿命测量。与传统的生命周期技术（如RDM）相比，这种方法可以提供多种好处。
2021-06-27 nucl-ex physics.app-ph physics.ins-det
Searches for massive neutrinos with mechanical quantum sensors
量子光学力学的发展现在允许在量子范围内控制和测量具有飞秒质量的机械传感器。如果机械元件包含经历核衰变的同位素，则测量衰变后传感器的反冲允许重建所有发射粒子的总动量，包括可能在传统检测器中逃脱检测的任何中性粒子。作为一个例子，对于弱核衰变，发射中微子的动量可以在逐个事件的基础上重建。我们提出的概念，一个单一的纳米尺度，光学悬浮传感器的灵敏度接近标准量子极限的操作可以搜索重无菌中微子的keV-MeV的质量范围内的灵敏度显着超出现有的限制。我们还评论的可能性，机械传感器运作良好的量子制度可能最终达到所需的灵敏度，提供一个绝对测量的质量轻中微子状态。
2023-02-14 hep-ex hep-ph nucl-ex
