关于 GasPM 开发中光子反馈与 LaB$_6$ 光电阱的研究

我们在基于束流测试和宇宙射线的基础上，介绍了气相光子多极管 (GasPM) 的最新进展。该器件通过将光电阱与电阻板室发生雪泑来检测光子，实现约 10 ps 的时间分辨率，具有可负担的可扩展性。GasPM 还能在结合辐射器时提供精确而高效的氚光基于带电粒子识别。我们的目标应用是未来 Belle II 升级中抑制束发生光子背景，这些光子通常在碰撞之外被检测，损害电磁热图计的性能。我们于 2022 年在 33 万倍增益下，使用皮秒脉冲激光和 LaB$_6$ 光电阱实现了 25 ps 的单光子时间分辨率。然而，2023 年的测试中，MgF$_2$ 窗上游的电子穿过 CsI 光电阱时，时间分辨率恶化至 70 ps。本文旨在阐明观察到的性能下降的主要原因。我们关注气体分子去激发产生的紫外光子发射，这会产生与原始信号重叠的次级“光子反馈”信号，从而降低时间分辨率。我们构思并运行了改进的束流测试方案，通过多种器件配置变更，并采用 10 GSPS 频率探测器来分离光子反馈信号与真实信号。我们还利用宇宙射线对 LaB$_6$ 光电阱进行测试——该材料相对于 CsI 在抗空气和抗逆向离子作用力方面更优 ——以探索其量子效率。