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MOTION：用于暗物质探测器高压技术的液氙时间投影室平台

仪器与探测器 2026-08-05 v1
作者: Yanina Biondi , Alexander Jansen , Keyu Ding , Michael Schrank , Tom Sonius , Adrian Schwenck
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摘要

XLZD天文台是一项下一代实验，旨在使用60-80吨液氙时间投影室(TPC)搜索弱相互作用大质量粒子(WIMP)和其他稀有事件。该探测器旨在实现整个WIMP参数空间直至中微子雾的灵敏度，确立这种暗物质搜索范式的终极灵敏度。这一前所未有的规模带来了巨大的工程挑战，并将操作推入 largely unexplored 的领域：高压(HV)系统、液氙和超纯环境中导电材料之间的相互作用。为了系统地研究这些挑战，我们建造了MOTION，一个70公斤的LXe探测器，专门用于理解高达200 kV(负极性)的HV性能和静电现象。我们描述了实验基础设施的设计和建造，包括低温系统、氙气纯化和储存。MOTION能够对LXe中的介电击穿进行受控研究，允许系统地表征放电机制及其对电极几何形状、表面状态和施加电压的依赖性。该探测器还便于研究经过各种表面处理的电极的场发射和光发射，并为验证由放射性纯净材料制成的高压馈通设计提供了平台。这些研究的见解对于确保下一代暗物质探测器所需的运行稳定性、放射性纯度和可扩展性至关重要。

关键词

液氙探测器 时间投影室 高压 暗物质 介电击穿 场发射

引用

@article{arxiv.2608.04679,
  title  = {MOTION, a liquid xenon time projection chamber platform for high voltage technologies in dark matter detectors},
  author = {Yanina Biondi and Alexander Jansen and Keyu Ding and Michael Schrank and Tom Sonius and Adrian Schwenck},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2608.04679},
  year   = {2026}
}