Experimental set-up for particle detection in solid crystals of inert gasses
我们报告的实验装置设计的创新粒子探测器的基础上固体晶体的惰性气体的发展。的混合检测方案，利用电子发射通过固体真空界面，证明在固体氖和固体甲烷矩阵。
2017-03-31 hep-ex physics.ins-det
MEMS Sensor for Detection and Measurement of Ultra-Fine Particles: A Review
本文研究了用于粒子探测和浓度测量的微机电系统谐振式传感器的性能。已知这些细颗粒和超细颗粒（例如颗粒物质（PM）、含铁颗粒和纳米颗粒）分别污染大气、工业机器中使用的流体和食品。介绍了靶粒子在传感器上积累的物理原理。微重力谐振器，使用压电和热致动传感器的粒子探测和浓度测量在空气和高粘度液体进行了分析。关键的传感器功能，如最大可能的参数灵敏度，检测限的颗粒大小和质量浓度，线性动态范围和输出稳定性，进行了彻底的评估。
2021-12-18 cs.SY eess.SY physics.ins-det
Technical manual: a survey of scintillating medium for high-energy particle detection
目前使用的粒子探测方法有很多种，最常见的是使用离心器。其中，固体塑料和水基液体增湿剂（WbLS）是最新发展的增湿材料。特别是，WbLS允许研究人员应用不同的粒子探测方法来提高实验效率。本文综述了高能物理中利用光子晶体进行探测的方法和探测器。这是一个总结，为那些新的闪烁体探测器和寻找一般材料的主题。
2016-11-16 hep-ex physics.ins-det
Laser Particle Heating Process in a Stand-off Photo-thermal Explosive Detection System
最近的出版物描述了一种使用共振红外光热成像对爆炸物进行远距离光学检测的方法。这种技术使用调谐激光器来选择性地加热位于基底表面上的炸药小颗粒。然后使用热红外成像检测这些加热颗粒的存在。虽然该方法已被实验证明，没有足够的理论分析的激光加热和随后的粒子冷却已经开发。本文提供了这些过程的分析描述，这是必要的了解和优化的爆炸物检测系统的操作参数。粒子和衬底温度的微分方程推导和解决拉普拉斯变换域。结果被用来描述在实验过程中测量的无法解释的冷却现象。一个极限粒子温度导出作为实验参数的函数。辐射和自然对流冷却的粒子和不均匀的粒子温度的影响进行了检查，发现是可以忽略不计的。使用的分析模型的计算与实验测量进行比较。在附录中包括了对基板的热接触加热的分析。
2011-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Geiger-Mode Avalanche Photodiodes in Particle Detection
众所周知，在高于击穿电压的盖革模式下工作的雪崩光电二极管在皮秒范围内提供了几乎无限的灵敏度和时间精度，可用于单光子检测。然而，它们在粒子探测中的性能仍然未被探索。在这篇文章中，我们将展示我们已经采取的不同步骤，以证明盖革模式雪崩光电二极管在上述领域的效率。特别是，我们将提出一个1mmx1mm的像素阵列制造的标准CMOS技术的特性在测试光束。
2012-01-27 hep-ex physics.ins-det
Temperature-dependent magnetic particle imaging with multi-harmonic lock-in detection
仍然需要仪器和示踪材料的进步，以通过磁粒子成像实现灵敏和准确的3D温度监测。我们已经开发了一个磁粒子成像仪，使用MPI观察温度变化，并讨论了分辨率对温度和谐波数的依赖关系。此外，我们提出了一种低噪声的方法，使用锁定检测温度测量，并讨论了MPI的一种新的检测方式的影响。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Charged-particle detection efficiencies of close-packed CsI arrays
探测器效率的确定对于校正测量的产额和提取核反应中发射粒子的可靠截面是必不可少的。本文研究了用于粒子探测阵列（如HiRA、LASSA和MUST2）的CsI晶体阵列对轻带电粒子全能量的测量效率。我们执行这些模拟与GEANT4 Monte Carlo运输代码中实现的NPTool框架。晶体内的库仑多次散射和核反应都会显著降低探测高能粒子全能量的效率。计算的效率作为粒子射程的函数呈指数下降，并且对于氢（$p, d, t$）和氦（$^3$ He，$α$）同位素非常相似。密集阵列的使用在晶体之间的内部边界处引入了显著的位置相关的效率损失，这需要在阵列的设计和测量的能谱的效率校正中加以考虑。
2016-12-05 nucl-ex physics.ins-det
Effects of detection-beam focal offset on displacement detection in optical tweezers
本文研究检测光束焦点偏移对光镊位移检测的影响，发现横向偏移降低灵敏度和线性范围并加剧串扰，而最佳轴向偏移可显著提高灵敏度，为优化光镊位移和力检测提供新思路。
2023-11-10 physics.ins-det physics.optics
Particle detection technology for space-borne astroparticle experiments
我回顾了从基于加速器的设备到空间天体粒子探测器的技术转让。回顾了空间离子、电子和光子的探测、识别和测量要求。分析了载人航天和无人航天发射过程以及轨道环境对发射的附加要求和限制。审查了技术准备标准和风险缓解战略。列举了最近在轨、建造中或规划阶段的飞行任务和仪器的例子。
2014-09-05 hep-ex physics.ins-det
Automatic detection and tracking of dust particles in a RF plasma sheath
提出了一种能够自动检测和跟踪等离子体中大量单个尘埃粒子的方法。即使不应用任何外部光源来促进检测，也可以以良好的时空分辨率找到各个轨迹。该方法的主要优点是高度的可移植性和大量的非均匀分布的颗粒的轨迹的统计分析的可能性，在具有挑战性的照明条件下，低的时间和计算资源。为了评估不同的检测和跟踪策略的效率统计，提出了一个实验基准，并完成了数值模拟。
2010-10-17 physics.data-an physics.ins-det physics.plasm-ph
Particle-level model for radar based detection of high-energy neutrino cascades
我们提出了一个粒子级模型，用于计算粒子簇射后形成的等离子体入射射频辐射的无线电散射。我们将此模型纳入一个软件模块（“RadioScatter”），该模块使用单个粒子的运动方程计算集体散射信号，考虑等离子体效应，发射器和接收器的几何形状，边界处的折射和天线增益模式。我们发现可观的集体散射振幅与相干相位的几何形状的范围内，具有较高的几何和体积接受。详细的计算进行了讨论，以及到GEANT4无线电散射的实施。我们的模型，目前定于2018年在SLAC的实验室测试，测量反射等离子体的时间依赖性特征的目标，也被描述。展望未来的冰，高能中微子探测器，以及比较目前的检测策略，提出。
2018-12-06 astro-ph.HE physics.ins-det
Influence of Gold Coating and Interplate Voltage on the Performance of Chevron Micro-Channel Plates for the Time and Space Resolved Single Particle Detection
本文研究了两种不同的用于时间和空间分辨单粒子探测的微通道板。我们调查的金涂层的效果，并在空间上分离的板之间引入板间电压。我们发现，金涂层增加了探测器的计数率和脉冲幅度，如先前报道的非空间分辨设置。板间电压也增加计数率。此外，我们发现，非零的板间电压提高了空间精度在确定传入的单个粒子的到达位置（20%），而金涂层有负面效应（30%）。
2013-01-04 cond-mat.soft physics.ins-det
Micro-Pattern Gas Detectors for Charged-Particle Tracking and Muon Detection
在美国HEP社区进行的2013年APS-DPF Snowmass夏季研究的背景下，本白皮书概述了HEP实验中用于跟踪和μ子检测的微模式气体探测器的进一步开发路线图。我们简要讨论了技术要求，并总结了这些探测器的当前能力，重点是在能源前沿的实验中，在中长期的未来。最后，对美国微型气体探测器的未来发展方向提出了建议。
2013-09-05 hep-ex physics.ins-det
Understanding the direct detection of charged particles with SiPMs
在本文中的证据表明，增加响应的SiPM传感器的带电粒子的通道主要是相关的切伦科夫光中产生的保护层的报道。研究了具有不同保护层的传感器的响应和定时特性。
2022-10-20 hep-ex physics.ins-det
The Low Energy Module (LEM): development of a CubeSat spectrometer for sub-MeV particles and Gamma Ray Burst detection
对磁层中捕获的低能带电粒子进行准确的通量测量，对于确定空间天气特征和研究岩石层与磁层之间的耦合是必要的，从而能够调查地震事件与范艾伦带粒子降水之间的相互关系。在这项工作中，CubeSat空间光谱仪，低能量模块（LEM）的项目，显示。该探测器将能够对低至0.1 MeV的低能带电粒子的能量、到达方向和成分进行基于事件的测量。此外，得益于CdZnTe微型量热计，LEM光谱仪还允许在亚MeV范围内进行光子探测，加入了对伽马射线暴性质的研究。LEM的粒子识别依赖于由薄硅探测器执行的$ΔE - E$技术。这个多用途光谱仪将安装在10 × 10 × 10 $\text{cm}^3$ CubeSat框架内，它将作为特伦托大学、FBK和INFN-TIFPA之间的联合项目建造。为了满足尺寸和质量要求，为LEM设计了一种基于主动粒子准直的创新方法，这避免了以前空间探测器的笨重/笨重的被动准直器。在本文中，我们将介绍LEM的几何形状，其检测的概念，并从开发GEANT 4模拟的结果。
2022-12-23 astro-ph.IM physics.ins-det
Sub-10 ps Minimum Ionizing Particle Detection with Geiger-Mode APDs
硅像素探测器的重大进展，具有出色的定时性能，最近引起了社会的极大关注。在这项工作中，我们提出并讨论了使用最先进的盖革模式APD，也被称为单光子雪崩二极管（SPAD），最小电离粒子（MIP）的检测与一流的定时分辨率。SPAD采用标准CMOS技术实现，并集成了片上淬火和充电电路。两个设备在符合允许测量的时间的飞行时间的180 GeV/c动量介子的符合时间分辨率为22 ps的FWHM（9.5 ps高斯西格玛）。辐射硬度测量，也在这里介绍，突出了该系列设备的适用性，为广泛的高能物理（HEP）的应用。
2021-11-19 hep-ex physics.ins-det
Set-up for multi coincidence experiments of EUV to VIS photons and charged particles -- the solid angle maximization approach
粒子的符合探测是实验物理学中的一种强有力的方法，可以用来研究各种弹靶相互作用。绝大多数符合实验是用带电粒子进行的，因为它们可以被电场或磁场引导以产生大的检测概率。当中性物质或光子是符合记录的粒子之一时，其检测概率通常受到小立体角的影响。在这里，我们提出了两个光学组件，大大提高了立体角的EUV到VIS光子检测。这些组件的效率和多功能性证明了电子-光子符合检测，其中电子和光子出现的气体样品的光激发后，由同步辐射的基本过程。
2019-06-11 physics.atom-ph physics.ins-det
New design approach of Front-End Electronics for high-accuracy time measurement systems used in particle detection
本文讨论了一种详细的设计方法，以确定最佳的输入阻抗（Rin）和带宽（BW）的电流前置放大器的前端电子（FEE）的高精度时间测量系统用于粒子探测。我们的研究表明，输入阻抗Rin的影响，包括寄生互连电感的探测器和FEE之间的键合线。我们还解释了一个新的数学模型的发展，用于估计的情况下，使用低电容检测器（镉）的钻石的电流的定时抖动。不同的仿真开发的MATLAB Simulink行为模型的基础上，除了一个跨谐放大器（TIA）的设计在130 nm 1P8M CMOS工艺，证明了设计方法和定时抖动估计模型的准确性的电模拟。
2021-04-28 physics.ins-det physics.med-ph
Fast Photon Detection for Particle Identification with COMPASS RICH-1
高速率粒子识别是当前和未来许多高能物理实验的重要挑战。COMPASS RICH-1探测器的升级需要一种新的Cherenkov光子探测技术，在中央探测器区域每个通道的计数率为几个$10^6$，以及一个允许触发率高达100 kHz的读出系统。为了满足这些要求，在中心区域的光子探测器已被替换为本文所述的检测系统。在外围区域，现有的多丝正比室与碘化铯光阴极现在读出通过一个新的系统，采用APV前置放大器和闪存ADC芯片。新的检测系统由多阳极光电倍增管（MAPMT）和基于MAD 4型光电倍增管和F1-TDC芯片的快速读出电路组成。RICH-1在2006年CERN SPS运行的升级版本中运行。我们介绍了光子探测器的设计，建设方面和第一切伦科夫光在探测器。
2006-10-24 physics.acc-ph physics.ins-det
Particle Detection Using Magnetic Avalanches in Single-Molecule Magnet Crystals
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Fudan University（复旦大学）；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）；The University of Tokyo（东京大学）
本文通过实验验证了Mn$_{12}$-acetate单分子磁体晶体中由量子散射引发的磁雪崩现象，首次确立了SMM作为粒子探测器的可行性，并指出通过优化SMM材料有望实现亚eV能量沉积的探测。
2026-06-03 hep-ex physics.ins-det
Mechanical detection of nuclear decays
本研究利用悬浮光力学技术，通过微米级颗粒的力学反冲探测单个核α衰变，可探测中性粒子，在微贝克勒尔本底下识别衰变，适用于核取证、暗物质等多领域。
2024-07-09 nucl-ex physics.ins-det quant-ph
Detection of gravitational waves in circular particle accelerators
本文计算了天体物理引力波对圆形粒子加速器中质子束测试质量的走时的影响。我们表明，一个高精度的质子束时间标记探测器可以把一个圆形的粒子加速器设施到GW天文台敏感的毫赫兹（mHz）的GWs。我们通过对欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）进行案例研究，对超快单光子探测器的噪声来源和技术可行性进行了评论。
2020-12-01 astro-ph.IM gr-qc physics.acc-ph
False negative probability in iGSR detection: a Bayesian approach
本文讨论了在发现步骤中通过扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱仪（SEM/EDS）检测无机枪击残留物（iGSR）颗粒。我们计算了所有特征无机枪击残留物颗粒（iGSR）未被检测到的概率及其对图像像素分辨率设置的依赖性。我们建立并验证了一个iGSR颗粒检测模型，该模型将颗粒大小与设备寄存器联系起来，并将其应用于法医科学实验室分析的1，174个样本。我们的结果表明，对于小于$0.32 μm^{2}$的像素大小，丢失所有特征性iGSR颗粒的概率低于5%。这些值表明，与通常用于实验室个案工作的面积的两倍一样大的像素尺寸$0.16 μm^{2}$对于样品的初始扫描是有效的，因为它产生特征颗粒的良好检测率，这可能以指数方式减少实验室工作量。
2023-02-17 eess.IV eess.SP physics.data-an
A New Technique for Large-Area Detection of High Energy Particles using Ultra-Fast Magnetic Sensing
高能粒子的级联产生短暂的电流和相关的磁场。即使是亚纳秒持续时间的磁场也可以通过将图像电流锁存在电容器上来用相对低的带宽系统检测。在加速器中，束流监测器通常采用这种技术，这种技术甚至可以用于飞秒脉冲。我们将讨论将这些仪器的尺寸扩大到100米或更大，作为一种新型的地面和空间高能粒子探测器，它可以相对便宜地探测大面积的粒子。这种新技术可用于探测和/或否决100 PeV以上的超高能宇宙射线簇射。它也可以用于寻找假设的高电荷粒子。此外，这些检测器可用于搜索任何来源的极短磁场脉冲，比其他检测器快几个数量级。
2015-05-24 hep-ex physics.ins-det
Fibre laser hydrophones for cosmic ray particle detection
超高能量宇宙中微子的探测提供了一种独特的手段，以寻找河外的来源，加速粒子到极端的能量。它允许研究宇宙射线能谱中GZK截止的中微子成分，并搜索超出此限制的中微子。由于中微子与物质的预期通量低，相互作用截面小，需要大型实验装置来进行这类研究。宇宙射线的声学探测可能为探测超高能量中微子提供一种手段。利用水中相对较低的声音吸收，深海中的大型实验装置是可能的，能够探测到这些最罕见的事件，但它需要高度灵敏的水听器，因为来自水中粒子簇射的热声脉冲具有低至mPa的典型振幅。特性测量表明，TNO设计和实现的光纤水听器技术提供了所需的灵敏度。噪声测量和脉冲重建表明，水听器适合作为粒子探测器。
2013-11-29 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Direct detection of charged particles with SiPMs
首次系统地研究了MIP带电粒子穿越硅光电倍增器的直接响应。利用束流测试数据，测量了时间分辨率和串扰概率。还报道了通过激光束的SiPM的表征。针对不同传感器获得的结果表明测量的时间分辨率约为40 - 70 ps。尽管预计粒子在每个事件中仅穿过一个SPAD，但不同传感器上的串扰测量结果表明，相对于与传感器噪声相关的值，串扰测量值意外地更高。
2022-03-27 hep-ex physics.ins-det
Detection of Minimum-Ionizing Particles and Nuclear Counter Effect with Pure BGO and BSO Crystals with Photodiode Read-out
与硅光电二极管耦合的长BGO（锗酸铋）和BSO（硅酸铋）晶体已被用于检测最小电离粒子（MIP）。借助为此定制的低噪声放大器，晶体可以以出色的信噪比检测MIP。NCE（Nuclear Counter Effect）也被清楚地观察和测量。研究了反射镜部分包裹和完全包裹对晶体集光效果的影响。
1997-04-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Position and energy-resolved particle detection using phonon-mediated microwave kinetic inductance detectors
我们展示了位置和能量分辨声子介导的检测与微波动力学电感探测器（MKID）阵列的硅衬底中的粒子相互作用。每个传感器中接收到的信号的相对幅度和延迟允许在30 keV下以< 1 mm的精度确定相互作用的位置。利用该位置信息，可以消除探测器响应随位置的变化，并且在30 keV处测量到σ_E = 0.55 keV的能量分辨率。由于MKID可以由单个沉积膜制造，并且在频域中自然地多路复用，因此该技术可以扩展到为~1 kg规模的检测器元件提供高度像素化的非热声子传感器。这种高分辨率的大质量粒子探测器将适用于下一代稀有事件的搜索，例如直接探测暗物质、无中微子双β衰变或相干中微子-核散射。
2012-06-10 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Particle detection and tracking with DNA
我们提出了第一个使用生物材料检测粒子相互作用的检测器概念验证模拟。“DNA检测器”背后的基本思想涉及从由高密度材料制成的薄保持层上附着精确测序的单链或双链核酸森林。进入的粒子沿着大致共线的相互作用位点链断裂一系列链，然后切断的片段落入收集区域。由于可以使用聚合酶链式反应（PCR）精确地扩增和测量核酸分子中碱基对的序列，因此可以以nm的精度重建检测器内每条断裂链的原始空间位置。出于作为低能定向粒子追踪器的潜在用途的动机，我们对DNA检测器内的粒子相互作用进行了首次蒙特卡罗模拟。我们比较的轨道拓扑结构作为一个功能的传入方向，能量和粒子类型的电离粒子的范围。虽然粒子识别和能量重建在没有显著放大的情况下可能具有挑战性，但出色的潜在角度和空间分辨率（keV级粒子和nm级轨道段的$\lesssim 25^\circ$轴向分辨率）是该概念的明显优势。我们的结论是，DNA检测器可能是一种具有成本效益的，便携式的，功能强大的新的粒子探测技术。我们概述了突出的实验挑战，并为未来的实验室测试的方向。
2022-04-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
DEPFET detectors for direct detection of MeV Dark Matter particles
暗物质的存在是无可争议的，而它的性质仍然是未知的。用一种新的未观测到的粒子来解释暗物质的存在是最有希望的可能解决方案之一。最近，MeV质量区域的暗物质候选者受到越来越多的关注。与几个GeV到几个TeV之间的质量区域相比，这个区域在实验上基本上是未探索的。我们讨论了应用RNDR DEPFET半导体探测器直接搜索暗物质的MeV质量区。我们提出的RNDR DEPFET器件的工作原理，并审查先前进行的原型测量所获得的性能。讨论了该技术作为暗物质探测器的未来潜力，并给出了RNDRDEPFET传感器探测MeV暗物质的灵敏度。在感兴趣的区域中的三个背景事件和1 kg $\cdot$ y的曝光的假设下，可以达到对于质量为10 MeV的暗物质粒子的$\barσ_{\bar{e}} = 10^{-41}$ cm $^{2}$的灵敏度。
2017-12-09 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Directional detection of dark matter with diamond
在不久的将来，WIMP暗物质将对太阳中微子敏感。定向探测提供了一种拒绝太阳中微子和改善WIMP搜索的方法，但现有定向探测器达到这种灵敏度带来了挑战。我们提出了一种结合原子/粒子物理方法，使用大体积的金刚石探测器。WIMP候选事件触发粒子探测器，之后氮空位中心的光谱学读取进入粒子的方向。我们讨论了目前的技术状态，需要实现定向检测钻石，并提出了一个探测器的灵敏度低于中微子地板的路径。
2021-03-03 hep-ph physics.app-ph physics.ins-det
