用于液氙闪烁探测器且具有增强 VUV 灵敏度的大面积 MPPC

为 MEG II 实验的液氙（LXe）闪烁探测器，我们研制了一种对真空紫外（VUV）光敏感的大面积多像素光子计数器（MPPC）。该 LXe 探测器旨在探测来自轻子味破坏衰变 $\mu^+ \to \mathrm{e}^+ \gamma$ 的 52.8\,MeV 光子，基于 $900\,\ell$ LXe，并通过 4092 个有效面积各为 $139\,\mathrm{mm}^2$、总计 $0.57\,\mathrm{m}^2$ 的 VUV-MPPC 进行高粒度闪烁读出。该 VUV-MPPC 在 LXe 中表现出优异性能，包括对 VUV 波段 LXe 闪烁光高达 21% 的高光子探测效率（PDE）、高增益、低光学串扰和后脉冲概率、低暗计数率以及良好的单光电子分辨率。该 VUV-MPPC 的大有效面积由四个独立的小 VUV-MPPC 芯片串联形成，以避免传感器电容增加，从而获得短脉冲衰减时间，这对高计数率实验至关重要。在为 LXe 探测器生产的 4180 个 VUV-MPPC 安装前也在室温下进行了性能测试，除极少数外均工作正常。本文详细描述了 VUV-MPPC 的设计与性能，以及室温性能测试结果。