面向 DUNE 实验的 X-Arapuca 光子探测器件增强
仪器与探测器
2021-10-27 v1 高能物理 - 实验
摘要
在深地下中微子实验（DUNE）中，VUV 液态氩（LAr）发光由名为 X-Arapuca 的光陷阱器件收集，其尺寸为 (480x93) mm²。首批 DUNE 一万吨远探测器模块将部署六千个此类单元。本工作中，我们首次表征了尺寸为 (200x75) mm² 的 X-Arapuca 器件的光子探测效率，方法是利用可移动的 ²⁴¹-Am 源沿单元纵轴进行一套完整而精确的测量。MPPC 光电传感器由低温跨阻放大器读出，以增强单光电子灵敏度并改善信噪比，同时将 8 个 MPPC 并联，总面积为 288 mm²。此外，我们开发了一种新型光子下转换聚合物材料，使 X-Arapuca 的光子探测效率相较标准器件配置中部署的基线非货架产品提高了约 +50%。所得结果与先前在半尺寸 X-Arapuca 器件（固定源对准中心、无低温放大级）上的测量进行了比较，并针对 DUNE TPC 设计的水平漂移与垂直漂移两种构型以及液态氩中掺入 ppm 量级 Xe 的 DUNE 全尺寸光学单元建造进行了讨论。其他采用液态氩作为靶体或主动否决的粒子物理项目，如 Dark Side、LEGEND 或 DUNE 近探测器，也将受益于这一新型波长移位材料。
引用
@article{arxiv.2104.07548,
title = {Enhancement of the X-Arapuca photon detection device for the DUNE experiment},
author = {C. Brizzolari and S. Brovelli and F. Bruni and P. Carniti and C. M. Cattadori and A. Falcone and C. Gotti and A. Machado and F. Meinardi and G. Pessina and E. Segreto and H. V. Souza and M. Spanu and F. Terranova and M. Torti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.07548},
year = {2021}
}