两相氩中的正比电致发光及其与稀有事件实验的相关性

首次在两相模式下 (87 K 和 1.00 atm) 系统研究了气态 Ar 中的正比电致发光 (EL)。液氩中含有少量 (56 ppm) 氮掺杂物，这使得我们能够理解 (除其他外) 在使用两相 Ar 探测器的稀有事件实验中，N2 掺杂对 EL 机制的影响。测量是在一个两相低温雪崩探测器 (CRAD) 中进行的，其 EL 间隙直接位于液-气界面之上。EL 间隙的光学读出在真空紫外 (VUV) 波段 (近 128 nm，Ar 准分子发射) 和近紫外 (UV) 波段 (300-450 nm，N2 第二正带系发射) 进行，通过低温 PMT 和盖革模式 APD (GAPD) 实现。测得正比电致发光在 VUV 和 UV 波段的总放大参数为 $109 \pm 10$ 光子/漂移电子/kV，其中 $51 \pm 6$% 在 UV 波段发射。测得的 EL 阈值电场为 $3.7 \pm 0.2$ kV/cm，与理论预测值一致。后一结果与 DarkSide 和 SCENE 暗物质搜索相关实验尤为相关，在这些实验中，工作电场因此处于 S2 (电离诱导) 信号出现的边缘。所得结果为开发对 S2 信号具有增强灵敏度的 N2 掺杂两相 Ar 探测器铺平了道路。