用于稀有事件搜索应用的大面积光子探测器性能

我们展示了一款大面积低温光子探测器（CPD）的设计与表征，该探测器用于稀有事件搜索（如无中微子双β衰变和暗物质实验）中的主动粒子鉴别。探测器由面积为 $45.6$ $\mathrm{cm}^2$、厚1 mm、质量 $10.6$ $\mathrm{g}$ 的Si晶圆构成。其配备有超导临界温度 $T_c=41.5$ $\mathrm{mK}$ 的准粒子陷阱辅助电热反馈过渡边传感器（QET）分布式网络，用于测量光子相互作用释放的非热声子。利用准直的 $^{55}$Fe X射线源入射探测器中心进行表征与校准。在 $2.7$ $\mathrm{kHz}$ 带宽下测得噪声等效功率为 $1\times 10^{-17}$ $\mathrm{W}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$。测得基线能量分辨率为 $\sigma_E = 3.86 \pm 0.04$ $(\mathrm{stat.})^{+0.23}_{-0.00}$ $(\mathrm{syst.})$ $\mathrm{eV}$（RMS）。对于 $5$ $\sigma_E$ 事件，探测器预期时间分辨率为 $\sigma_t = 2.3$ $\mu\mathrm{s}$。