SF$_6$ 用于定向暗物质实验的新颖特性

SF$_{6}$ 是一种惰性且具有高电负性的气体，在高压绝缘和众多其他工业应用中有着悠久的使用历史。尽管 SF$_{6}$ 被用作微量成分以在径迹室中引入稳定性，但其高电负性限制了它在径迹探测器中的使用。在这项工作中，我们展示了一系列以 SF$_{6}$ 作为低压时间投影室 (TPC) 中主要气体的测量结果，其中使用厚 GEM 作为雪崩和读出器件。我们展示了 SF$_{6}$ 中 $^{55}$Fe 能谱的首批结果。迁移率和纵向扩散的测量证实了 SF$_{6}$ 的负离子漂移。然而，观察到的波形具有奇特但有趣的结构，表明存在多种漂移物质，并且依赖于约化场 ($E/p$) 以及水蒸气污染水平。我们还展示了在波形中发现的一个明显的次级峰，及其对 TPC 中事件进行基准定位的识别和使用。我们的测量表明，SF$_{6}$ 是用于定向暗物质探测的理想气体。具体而言，高氟含量有利于自旋相关灵敏度，负离子漂移确保了大漂移距离下的低扩散，而多种电荷载流子物质允许实现全探测器基准定位。