氙掺杂液氩的闪烁与光学性质

液氩（LAr）是粒子物理与稀有事件搜寻中常见的探测介质选择。LAr 闪烁光探测的挑战包括其短发射波长、长闪烁时间以及短衰减长度。已知向 LAr 中添加少量氙可改善其闪烁与光学性质。我们展示了一项针对氙掺杂液氩（XeDLAr）的表征工作，目标氙浓度质量分数范围为 0 至 300 ppm，涵盖了光电子产额 $Y$、有效三重态寿命 $\tau_3$ 以及有效衰减长度 $\lambda_\mathrm{att}$ 的测量。测量在地下低温氩设施 SCARF 中进行，该设施是慕尼黑工业大学浅层地下实验室（UGL）内的一个 1 吨（XeD）LAr 测试台。这三个闪烁与光学参数使用同一套装置——Legend 液氩监测装置 LLAMA 同时观测。液相与气相中的实际氙浓度通过杂质氙探测装置 IDEFIX（一套质谱装置）确定，并确认掺杂成功。在最高掺杂浓度下，我们发现 $Y$ 翻倍，$\tau_3$ 降至约 90 ns（降至原来的十分之一），而 $\lambda_{att}$ 增至超过 6 m（增至原来的十倍）。