用于暗物质搜寻的大型单相交氙液体探测器中的电极构型
仪器与探测器
2021-09-01 v1
摘要
在不久的将来，将需要约50吨量级、用于暗物质(DM)搜寻的极大型液氙(LXe)探测器。为避免双相探测器中不切实际的过长单一漂移空间，采用单相技术似乎更为有利。由于电子可朝任意方向漂移，我们可对均匀介质进行分割，从而避免约4 m的过大最大漂移路径。较短的探测器长度具有若干好处，例如在相同漂移场下所需阴极电压更低。我们可轻松将时间投影室(TPC)分为两个区域，阴极居中、顶部与底部各置一阳极。也可在同一液体体积内堆叠多个TPC以进一步缩短最大漂移长度。若通过在中部增设额外阳极来进一步划分漂移空间，则要求S2光子穿过液氙数次瑞利散射长度（仅30–40 cm）的液体，这对于良好的x-y定位而言似乎过大。因此我们建议采用一种具有两个漂移空间的两个独立TPC的几何构型。尽管早有文献发表，关于阴影效应的担忧依然存在。对阳极区域的详细有限元(FEM)模型表明，在对齐的丝排列下，漂移电子以15–20窄角范围从侧向撞击阳极。大部分S2光子在邻近光电倍增管(PMT)阵列的完全视野内发射。约37%的S2光子被阳极丝遮挡，其中30%会被丝上的镀金层反射回来。因此我们可观测到总S2光的74%。然而，与双相探测器相比，我们不受提取效率影响，后者有时低至50%。
引用
@article{arxiv.2107.07798,
title = {On the Electrode Configurations in a Large Single Phase Liquid Xenon Detector for Dark Matter Searches},
author = {P. Juyal and K. L. Giboni and X. Ji and J. Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.07798},
year = {2021}
}