CYGNO 实验中先进 CMOS 活性像素传感器的表征
仪器与探测器
2025-12-02 v1
摘要
配备气体电子倍增器 (GEM) 且采用科学 CMOS 相机进行光读出的时间投影室 (TPC) 是低能粒子探测的有前景技术，CYGNO 实验已予以证明。为帮助识别最佳 CYGNO 检测器配置，我们对两种最先进的科学 CMOS 传感器进行了详尽表征，关注其在不同曝光时间下的暗信号行为，并使用来自 55Fe 源的确定性 X射线信号评估其检测灵敏度，这些信号再现了 CYGNO 所期望的低光条件。CYGNO 当前使用来自 Hamamatsu 的非常低噪声传感器 ORCA-Fusion，用于测试和验证其检测系统。Hamamatsu 最近推出了两款新型传感器，可能对未来升级有所兴趣。第一款是当前型号的改进版本，ORCA-Fusion-BT，采用背照式设计，在 550 nm 处达到最高 95% 的量子效率。第二款是下一代传感器，ORCA-Quest。虽然其峰值量子效率不如 Fusion-BT，但其在更宽广的光谱范围内具有高灵敏度，甚至延伸至紫外区域，并提供 0.27 个电子的超低读出噪声，约为 Fusion 系列的 2.6 倍。这种两种传感器因此代表了显著提升科学实验性能，包括 CYGNO 合作实验的潜在机遇。本文件对这些传感器进行了综合性表征，以评估其在光子受限环境中的相关性，以及其集成到 CYGNO 检测器系统中的适合性。
引用
@article{arxiv.2512.01762,
title = {Characterization of cutting-edge CMOS Active Pixel sensors within the CYGNO Experiment},
author = {B. D. Almeida and F. D. Amaro and R. Antonietti and E. Baracchini and L. Benussi and S. Bianco and C. Capoccia and M. Caponero and L. G. M. de Carvalho and G. Cavoto and I. A. Costa and A. Croce and M. D'Astolfo and G. D'Imperio and E. Dane and G. Dho and E. Di Marco and J. M. F. Dos Santos and D. Fiorina and F. Iacoangeli and Z. Islam and E. Kemp and H. P. Lima and G. Maccarrone and R. D. P. Mano and D. J. G. Marques and G. Mazzitelli and P. Meloni and A. Messina and C. M. B. Monteiro and R. A. Nobrega and I. F. Pains and E. Paoletti and F. Petrucci and S. Piacentini and D. Pierluigi and D. Pinci and F. Renga and R. J. C. Roque and A. Russo and G. Saviano and P. A. O. C. Silva and N. J. Spooner and R. Tesauro and S. Tomassini and D. Tozzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.01762},
year = {2025}
}
备注
20 pages and 17 figures