利用 XeBrA 实验研究液氙中的介电击穿
仪器与探测器
2023-02-01 v4 高能物理 - 实验
核实验
摘要
维持当前一代惰性液体时间投影室（TPC）所需的电场（漂移长度超过一米）需要在其阴极施加很大的负电压。施加如此高的电压伴随着静电放电与电致发光风险升高，这将损害实验性能。氙击穿装置（XeBrA）是一个五升高压测试腔，用于研究惰性液体中导致电击穿的因素。本工作中，我们呈现了在液氙介质中针对受应力电极面积、表面光洁度、压力与高压扫描速率进行扫描的主要发现。面积缩放与表面光洁度被观测为影响击穿的主导因素，而压力或扫描速率的变化未观察到显著改变。在击穿前最后 30 秒观测到阳极电流与光子计数率总体上升，且在最后几秒明显增高。此外，利用一套高速相机重建了击穿位置，并发现与 Fowler-Nordheim 场发射模型有中等相关性。还观测到气泡成核作为液中击穿起源机制的初步证据。我们认为本工作呈现的结果对未来大型 TPC 的设计具有特别意义，并给出了实用建议。
引用
@article{arxiv.2206.07854,
title = {Study of dielectric breakdown in liquid xenon with the XeBrA experiment},
author = {J. Watson and I. Olcina and J. Soria and D. N. McKinsey and S. Kravitz and E. E. Deck and E. P. Bernard and L. Tvrznikova and W. L. Waldron and Q. Riffard and K. O'Sullivan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.07854},
year = {2023}
}
备注
18 pages, 16 figures; A typo in the author list was corrected; Corrections to the body text were made and supplementary material was added