LoLX 实验中光子-数字转换器 (PDC) 时序指标的模拟研究
仪器与探测器
2025-03-10 v2 高能物理 - 实验
摘要
纯液氙 (LoLX) 实验是一个原型探测器，旨在研究液氙 (LXe) 的光学特性及各种光电探测技术。LoLX 还旨在量化 LXe 作为 10~ps 飞行时间 (TOF) PET 潜在闪烁体的时间分辨率。LoLX 的另一个关键目标是对切伦科夫光子与闪烁光子进行基于时间的分离，以用于 LXe 实验中的新本底抑制方法。为实现该分离，LoLX 拟配备光子-数字转换器 (PDCs)，这是一种为每个观测到的光子提供时间戳的光传感器。为指导下述 PDC 设计，我们探究了基于时间的切伦科夫分离的需求。我们使用一个 PDC 模拟器，其输入来自基于 Geant4 的 LoLX 模拟模型的光信息，并针对时间-数字转换器 (TDC) 参数评估分离质量。带有 TDC 参数的模拟结果给出了可支持良好分离的可能配置。与当前基于滤波器的方法相比，模拟显示在使用 PDC 和基于时间的分离时，切伦科夫分离水平从 54% 提升至 71%。在 LoLX 模拟当前的光子时间分布下，结果还表明仅每个 PDC 配 4 个 TDC 即可实现 71% 的分离。这些模拟结果将形成 PDC 的指标指南，以及用于与未来基于 PDC 的实验测量相比较的预期结果。长远来看，LoLX 的整体结果将助力大型基于 LXe 的实验，并推动基于 LXe 的 TOF-PET 演示系统的组装。
引用
@article{arxiv.2310.18607,
title = {Simulation Study of Photon-to-Digital Converter (PDC) Timing Specifications for LoLX Experiment},
author = {Nguyen V. H. Viet and Alaa Al Masri and Masaharu Nomachi and Marc-Andre Tétrault and Soud Al Kharusi and Thomas Brunner and Christopher Chambers and Bindiya Chana and Austin de St. Croix and Eamon Egan and Marco Francesconi and David Gallacher and Luca Galli and Pietro Giampa and Damian Goeldi and Jessee Lefebvre and Chloe Malbrunot and Peter Margetak and Juliette Martin and Thomas McElroy and Mayur Patel and Bernadette Rebeiro and Fabrice Retiere and El Mehdi Rtimi and Lisa Rudolph and Simon Viel and Liang Xie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.18607},
year = {2025}
}