SiPM-matrix readout of two-phase argon detectors using electroluminescence in the visible and near infrared range - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue European Physical Journal C: Particles and Fields Année : 2021

SiPM-matrix readout of two-phase argon detectors using electroluminescence in the visible and near infrared range

C. E. Aalseth , S. Abdelhakim (1) , P. Agnes , R. Ajaj , I. F. M. Albuquerque , T. Alexander , A. Alici , A. K. Alton , P. Amaudruz , F. Ameli , J. Anstey , P. Antonioli , M. Arba , S. Arcelli , R. Ardito , I. J. Arnquist , P. Arpaia , D. M. Asner , A. Asunskis , M. Ave , H. O. Back , V. Barbaryan , A. Barrado Olmedo , G. Batignani , M. G. Bisogni , V. Bocci , A. Bondar , G. Bonfini , W. Bonivento , E. Borisova , B. Bottino , M. G. Boulay , R. Bunker , S. Bussino , A. Buzulutskov , M. Cadeddu , M. Cadoni , A. Caminata , N. Canci , A. Candela , C. Cantini , M. Caravati , M. Cariello , F. Carnesecchi , A. Castellani , P. Castello , P. Cavalcante , D. Cavazza , S. Cavuoti , S. Cebrian , J. M. Cela Ruiz , B. Celano , R. Cereseto , S. Chashin , W. Cheng , A. Chepurnov , C. Cicalò , L. Cifarelli , M. Citterio , F. Coccetti , V. Cocco , M. Colocci , E. Conde Vilda , L. Consiglio , F. Cossio , G. Covone , P. Crivelli , I. D’antone , M. D’incecco , M. D. Da Rocha Rolo , O. Dadoun (2) , M. Daniel , S. Davini , S. De Cecco , M. De Deo , A. De Falco , D. De Gruttola , G. De Guido , G. De Rosa , G. Dellacasa , P. Demontis , S. De Pasquale , A. V. Derbin , A. Devoto , F. Di Eusanio , L. Di Noto , G. Di Pietro , P. Di Stefano , C. Dionisi , G. Dolganov , F. Dordei , M. Downing , F. Edalatfar , A. Empl , M. Fernandez Diaz , C. Filip , G. Fiorillo , K. Fomenko , A. Franceschi , D. Franco (3) , E. Frolov , G. E. Froudakis , N. Funicello , F. Gabriele , A. Gabrieli , C. Galbiati , M. Garbini , P. Garcia Abia , D. Gascó Fora , A. Gendotti , C. Ghiano , A. Ghisi , P. Giampa , R. A. Giampaolo , C. Giganti (2) , M. A. Giorgi , G. K. Giovanetti , M. L. Gligan , O. Gorchakov , M. Grab , R. Graciani Diaz , M. Grassi , J. W. Grate , A. Grobov , M. Gromov , M. Guan , M. B. B. Guerra , M. Guerzoni , M. Gulino , R. K. Haaland , B. R. Hackett , A. Hallin , M. Haranczyk , B. Harrop , E. W. Hoppe , S. Horikawa , B. Hosseini , Fabrice Hubaut (4) , P. Humble , E. V. Hungerford , An. Ianni , A. Ilyasov , V. Ippolito , C. Jillings , K. Keeter , C. L. Kendziora , I. Kochanek , K. Kondo , G. Kopp , D. Korablev , G. Korga , A. Kubankin , R. Kugathasan , M. Kuss , M. La Commara , L. La Delfa , M. Lai , M. Lebois (1) , B. Lehnert , N. Levashko , X. Li , Q. Liqiang (1) , M. Lissia , G. U. Lodi , G. Longo , R. Lussana , L. Luzzi , A. A. Machado , I. N. Machulin , A. Mandarano , S. Manecki , L. Mapelli , A. Margotti , S. M. Mari , M. Mariani , J. Maricic , M. Marinelli , D. Marras , M. Martínez , A. D. Martinez Rojas , M. Mascia , J. Mason , A. Masoni , A. B. Mcdonald , A. Messina , T. Miletic , R. Milincic , A. Moggi , S. Moioli , J. Monroe , M. Morrocchi , T. Mroz , W. Mu , V. N. Muratova , S. Murphy , C. Muscas , P. Musico , R. Nania , T. Napolitano , A. Navrer Agasson (2) , M. Nessi , I. Nikulin , V. Nosov , J. A. Nowak , A. Oleinik , V. Oleynikov , M. Orsini , F. Ortica , L. Pagani , M. Pallavicini , S. Palmas , L. Pandola , E. Pantic , E. Paoloni , F. Pazzona , S. Peeters , P. A. Pegoraro , K. Pelczar , L. A. Pellegrini , C. Pellegrino , N. Pelliccia , F. Perotti , V. Pesudo , E. Picciau , F. Pietropaolo , A. Pocar , T. R. Pollmann , D. Portaluppi , S. S. Poudel , Pascal Pralavorio (4) , D. Price , B. Radics , F. Raffaelli , F. Ragusa , M. Razeti , C. Regenfus , A. L. Renshaw , S. Rescia , M. Rescigno , F. Retiere , L. P. Rignanese , C. Ripoli , A. Rivetti , J. Rode (2, 3) , A. Romani , L. Romero , N. Rossi , A. Rubbia , P. Sala , P. Salatino , O. Samoylov , E. Sánche García , E. Sandford , S. Sanfilippo , M. Sant , D. Santone , R. Santorelli , C. Savarese , E. Scapparone , B. Schlitzer , G. Scioli , E. Segreto , A. Seifert , D. A. Semenov , A. Shchagin , A. Sheshukov , S. Siddhanta , M. Simeone , P. N. Singh , P. Skensved , M. D. Skorokhvatov , O. Smirnov , G. Sobrero , A. Sokolov , A. Sotnikov , R. Stainforth , A. Steri , S. Stracka , V. Strickland , G. B. Suffritti , S. Sulis , Y. Suvorov , A. M. Szelc , R. Tartaglia , G. Testera , T. Thorpe , A. Tonazzo (3) , A. Tosi , M. Tuveri , E. V. Unzhakov , G. Usai , A. Vacca , E. Vázquez-Jáuregui , T. Viant , S. Viel , F. Villa , A. Vishneva , R. B. Vogelaar , J. Wahl , J. J. Walding , H. Wang , Y. Wang , S. Westerdale , R. J. Wheadon , R. Williams , J. Wilson (1) , Ma. M. Wojcik , Ma. Wojcik , S. Wu , X. Xiao , C. Yang , Z. Ye , M. Zuffa , G. Zuze
C. E. Aalseth
  • Fonction : Auteur
P. Agnes
R. Ajaj
  • Fonction : Auteur
I. F. M. Albuquerque
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 930465
  • IdRef : 169806235
T. Alexander
  • Fonction : Auteur
A. Alici
  • Fonction : Auteur
A. K. Alton
  • Fonction : Auteur
P. Amaudruz
  • Fonction : Auteur
F. Ameli
  • Fonction : Auteur
J. Anstey
  • Fonction : Auteur
P. Antonioli
  • Fonction : Auteur
M. Arba
  • Fonction : Auteur
S. Arcelli
  • Fonction : Auteur
R. Ardito
  • Fonction : Auteur
I. J. Arnquist
  • Fonction : Auteur
P. Arpaia
  • Fonction : Auteur
D. M. Asner
  • Fonction : Auteur
A. Asunskis
  • Fonction : Auteur
M. Ave
  • Fonction : Auteur
H. O. Back
  • Fonction : Auteur
V. Barbaryan
  • Fonction : Auteur
A. Barrado Olmedo
  • Fonction : Auteur
G. Batignani
  • Fonction : Auteur
M. G. Bisogni
  • Fonction : Auteur
V. Bocci
  • Fonction : Auteur
A. Bondar
  • Fonction : Auteur
G. Bonfini
  • Fonction : Auteur
W. Bonivento
  • Fonction : Auteur
E. Borisova
  • Fonction : Auteur
B. Bottino
  • Fonction : Auteur
M. G. Boulay
  • Fonction : Auteur
R. Bunker
  • Fonction : Auteur
S. Bussino
  • Fonction : Auteur
A. Buzulutskov
  • Fonction : Auteur
M. Cadeddu
  • Fonction : Auteur
M. Cadoni
  • Fonction : Auteur
A. Caminata
  • Fonction : Auteur
N. Canci
  • Fonction : Auteur
A. Candela
  • Fonction : Auteur
C. Cantini
  • Fonction : Auteur
M. Caravati
  • Fonction : Auteur
M. Cariello
  • Fonction : Auteur
F. Carnesecchi
  • Fonction : Auteur
A. Castellani
  • Fonction : Auteur
P. Castello
  • Fonction : Auteur
P. Cavalcante
  • Fonction : Auteur
D. Cavazza
  • Fonction : Auteur
S. Cavuoti
  • Fonction : Auteur
S. Cebrian
  • Fonction : Auteur
J. M. Cela Ruiz
  • Fonction : Auteur
B. Celano
  • Fonction : Auteur
R. Cereseto
  • Fonction : Auteur
S. Chashin
  • Fonction : Auteur
W. Cheng
  • Fonction : Auteur
A. Chepurnov
  • Fonction : Auteur
C. Cicalò
  • Fonction : Auteur
L. Cifarelli
  • Fonction : Auteur
M. Citterio
  • Fonction : Auteur
F. Coccetti
  • Fonction : Auteur
V. Cocco
  • Fonction : Auteur
M. Colocci
  • Fonction : Auteur
E. Conde Vilda
  • Fonction : Auteur
L. Consiglio
  • Fonction : Auteur
F. Cossio
  • Fonction : Auteur
G. Covone
  • Fonction : Auteur
P. Crivelli
  • Fonction : Auteur
I. D’antone
  • Fonction : Auteur
M. D’incecco
  • Fonction : Auteur
M. D. Da Rocha Rolo
  • Fonction : Auteur
M. Daniel
  • Fonction : Auteur
S. Davini
  • Fonction : Auteur
S. De Cecco
  • Fonction : Auteur
M. De Deo
  • Fonction : Auteur
A. De Falco
  • Fonction : Auteur
D. De Gruttola
  • Fonction : Auteur
G. De Guido
  • Fonction : Auteur
G. De Rosa
  • Fonction : Auteur
G. Dellacasa
  • Fonction : Auteur
P. Demontis
  • Fonction : Auteur
S. De Pasquale
  • Fonction : Auteur
A. V. Derbin
  • Fonction : Auteur
A. Devoto
  • Fonction : Auteur
F. Di Eusanio
  • Fonction : Auteur
L. Di Noto
  • Fonction : Auteur
G. Di Pietro
  • Fonction : Auteur
P. Di Stefano
  • Fonction : Auteur
C. Dionisi
  • Fonction : Auteur
G. Dolganov
  • Fonction : Auteur
F. Dordei
  • Fonction : Auteur
M. Downing
  • Fonction : Auteur
F. Edalatfar
  • Fonction : Auteur
A. Empl
  • Fonction : Auteur
M. Fernandez Diaz
  • Fonction : Auteur
C. Filip
  • Fonction : Auteur
G. Fiorillo
  • Fonction : Auteur
K. Fomenko
  • Fonction : Auteur
A. Franceschi
  • Fonction : Auteur
E. Frolov
  • Fonction : Auteur
G. E. Froudakis
  • Fonction : Auteur
N. Funicello
  • Fonction : Auteur
F. Gabriele
  • Fonction : Auteur
A. Gabrieli
  • Fonction : Auteur
C. Galbiati
  • Fonction : Auteur
M. Garbini
  • Fonction : Auteur
P. Garcia Abia
  • Fonction : Auteur
D. Gascó Fora
  • Fonction : Auteur
A. Gendotti
  • Fonction : Auteur
C. Ghiano
  • Fonction : Auteur
A. Ghisi
  • Fonction : Auteur
P. Giampa
  • Fonction : Auteur
R. A. Giampaolo
  • Fonction : Auteur
M. A. Giorgi
  • Fonction : Auteur
G. K. Giovanetti
  • Fonction : Auteur
M. L. Gligan
  • Fonction : Auteur
O. Gorchakov
  • Fonction : Auteur
M. Grab
  • Fonction : Auteur
R. Graciani Diaz
  • Fonction : Auteur
M. Grassi
  • Fonction : Auteur
J. W. Grate
  • Fonction : Auteur
A. Grobov
  • Fonction : Auteur
M. Gromov
  • Fonction : Auteur
M. Guan
  • Fonction : Auteur
M. B. B. Guerra
  • Fonction : Auteur
M. Guerzoni
  • Fonction : Auteur
M. Gulino
  • Fonction : Auteur
R. K. Haaland
  • Fonction : Auteur
B. R. Hackett
  • Fonction : Auteur
A. Hallin
  • Fonction : Auteur
M. Haranczyk
  • Fonction : Auteur
B. Harrop
  • Fonction : Auteur
E. W. Hoppe
  • Fonction : Auteur
S. Horikawa
  • Fonction : Auteur
B. Hosseini
  • Fonction : Auteur
P. Humble
  • Fonction : Auteur
E. V. Hungerford
  • Fonction : Auteur
An. Ianni
  • Fonction : Auteur
A. Ilyasov
  • Fonction : Auteur
V. Ippolito
  • Fonction : Auteur
C. Jillings
  • Fonction : Auteur
K. Keeter
  • Fonction : Auteur
C. L. Kendziora
  • Fonction : Auteur
I. Kochanek
  • Fonction : Auteur
K. Kondo
  • Fonction : Auteur
G. Kopp
  • Fonction : Auteur
D. Korablev
  • Fonction : Auteur
G. Korga
  • Fonction : Auteur
A. Kubankin
  • Fonction : Auteur
R. Kugathasan
  • Fonction : Auteur
M. Kuss
  • Fonction : Auteur
M. La Commara
  • Fonction : Auteur
L. La Delfa
  • Fonction : Auteur
M. Lai
  • Fonction : Auteur
B. Lehnert
  • Fonction : Auteur
N. Levashko
  • Fonction : Auteur
X. Li
  • Fonction : Auteur
M. Lissia
  • Fonction : Auteur
G. U. Lodi
  • Fonction : Auteur
G. Longo
  • Fonction : Auteur
R. Lussana
  • Fonction : Auteur
L. Luzzi
  • Fonction : Auteur
A. A. Machado
  • Fonction : Auteur
I. N. Machulin
  • Fonction : Auteur
A. Mandarano
  • Fonction : Auteur
S. Manecki
  • Fonction : Auteur
L. Mapelli
  • Fonction : Auteur
A. Margotti
  • Fonction : Auteur
S. M. Mari
  • Fonction : Auteur
M. Mariani
  • Fonction : Auteur
J. Maricic
  • Fonction : Auteur
M. Marinelli
  • Fonction : Auteur
D. Marras
  • Fonction : Auteur
M. Martínez
  • Fonction : Auteur
A. D. Martinez Rojas
  • Fonction : Auteur
M. Mascia
  • Fonction : Auteur
J. Mason
  • Fonction : Auteur
A. Masoni
  • Fonction : Auteur
A. B. Mcdonald
  • Fonction : Auteur
A. Messina
  • Fonction : Auteur
T. Miletic
  • Fonction : Auteur
R. Milincic
  • Fonction : Auteur
A. Moggi
  • Fonction : Auteur
S. Moioli
  • Fonction : Auteur
J. Monroe
  • Fonction : Auteur
M. Morrocchi
  • Fonction : Auteur
T. Mroz
  • Fonction : Auteur
W. Mu
  • Fonction : Auteur
V. N. Muratova
  • Fonction : Auteur
S. Murphy
  • Fonction : Auteur
C. Muscas
  • Fonction : Auteur
P. Musico
  • Fonction : Auteur
R. Nania
  • Fonction : Auteur
T. Napolitano
  • Fonction : Auteur
M. Nessi
  • Fonction : Auteur
I. Nikulin
  • Fonction : Auteur
V. Nosov
  • Fonction : Auteur
J. A. Nowak
  • Fonction : Auteur
A. Oleinik
  • Fonction : Auteur
V. Oleynikov
  • Fonction : Auteur
M. Orsini
  • Fonction : Auteur
F. Ortica
  • Fonction : Auteur
L. Pagani
  • Fonction : Auteur
M. Pallavicini
  • Fonction : Auteur
S. Palmas
  • Fonction : Auteur
L. Pandola
  • Fonction : Auteur
E. Pantic
  • Fonction : Auteur
E. Paoloni
  • Fonction : Auteur
F. Pazzona
  • Fonction : Auteur
S. Peeters
  • Fonction : Auteur
P. A. Pegoraro
  • Fonction : Auteur
K. Pelczar
  • Fonction : Auteur
L. A. Pellegrini
  • Fonction : Auteur
C. Pellegrino
  • Fonction : Auteur
N. Pelliccia
  • Fonction : Auteur
F. Perotti
  • Fonction : Auteur
V. Pesudo
  • Fonction : Auteur
E. Picciau
  • Fonction : Auteur
F. Pietropaolo
  • Fonction : Auteur
A. Pocar
  • Fonction : Auteur
T. R. Pollmann
  • Fonction : Auteur
D. Portaluppi
  • Fonction : Auteur
S. S. Poudel
  • Fonction : Auteur
D. Price
  • Fonction : Auteur
B. Radics
  • Fonction : Auteur
F. Raffaelli
  • Fonction : Auteur
F. Ragusa
  • Fonction : Auteur
M. Razeti
  • Fonction : Auteur
C. Regenfus
  • Fonction : Auteur
A. L. Renshaw
  • Fonction : Auteur
S. Rescia
  • Fonction : Auteur
M. Rescigno
  • Fonction : Auteur
F. Retiere
  • Fonction : Auteur
L. P. Rignanese
  • Fonction : Auteur
C. Ripoli
  • Fonction : Auteur
A. Rivetti
  • Fonction : Auteur
A. Romani
  • Fonction : Auteur
L. Romero
  • Fonction : Auteur
N. Rossi
  • Fonction : Auteur
A. Rubbia
  • Fonction : Auteur
P. Sala
  • Fonction : Auteur
P. Salatino
  • Fonction : Auteur
O. Samoylov
  • Fonction : Auteur
E. Sánche García
  • Fonction : Auteur
E. Sandford
  • Fonction : Auteur
S. Sanfilippo
  • Fonction : Auteur
M. Sant
  • Fonction : Auteur
D. Santone
  • Fonction : Auteur
R. Santorelli
  • Fonction : Auteur
C. Savarese
  • Fonction : Auteur
E. Scapparone
  • Fonction : Auteur
B. Schlitzer
  • Fonction : Auteur
G. Scioli
  • Fonction : Auteur
E. Segreto
  • Fonction : Auteur
A. Seifert
  • Fonction : Auteur
D. A. Semenov
  • Fonction : Auteur
A. Shchagin
  • Fonction : Auteur
A. Sheshukov
  • Fonction : Auteur
S. Siddhanta
  • Fonction : Auteur
M. Simeone
  • Fonction : Auteur
P. N. Singh
  • Fonction : Auteur
P. Skensved
  • Fonction : Auteur
M. D. Skorokhvatov
  • Fonction : Auteur
O. Smirnov
  • Fonction : Auteur
G. Sobrero
  • Fonction : Auteur
A. Sokolov
  • Fonction : Auteur
A. Sotnikov
  • Fonction : Auteur
R. Stainforth
  • Fonction : Auteur
A. Steri
  • Fonction : Auteur
S. Stracka
  • Fonction : Auteur
V. Strickland
  • Fonction : Auteur
G. B. Suffritti
  • Fonction : Auteur
S. Sulis
  • Fonction : Auteur
Y. Suvorov
  • Fonction : Auteur
A. M. Szelc
  • Fonction : Auteur
R. Tartaglia
  • Fonction : Auteur
G. Testera
  • Fonction : Auteur
T. Thorpe
  • Fonction : Auteur
A. Tosi
  • Fonction : Auteur
M. Tuveri
  • Fonction : Auteur
E. V. Unzhakov
  • Fonction : Auteur
G. Usai
  • Fonction : Auteur
A. Vacca
  • Fonction : Auteur
E. Vázquez-Jáuregui
  • Fonction : Auteur
T. Viant
  • Fonction : Auteur
S. Viel
  • Fonction : Auteur
F. Villa
  • Fonction : Auteur
A. Vishneva
  • Fonction : Auteur
R. B. Vogelaar
  • Fonction : Auteur
J. Wahl
  • Fonction : Auteur
J. J. Walding
  • Fonction : Auteur
H. Wang
  • Fonction : Auteur
Y. Wang
  • Fonction : Auteur
S. Westerdale
  • Fonction : Auteur
R. J. Wheadon
  • Fonction : Auteur
R. Williams
  • Fonction : Auteur
Ma. M. Wojcik
  • Fonction : Auteur
Ma. Wojcik
  • Fonction : Auteur
S. Wu
  • Fonction : Auteur
X. Xiao
  • Fonction : Auteur
C. Yang
  • Fonction : Auteur
Z. Ye
  • Fonction : Auteur
M. Zuffa
  • Fonction : Auteur
G. Zuze
  • Fonction : Auteur

Résumé

Proportional electroluminescence (EL) in noble gases is used in two-phase detectors for dark matter search to record (in the gas phase) the ionization signal induced by particle scattering in the liquid phase. The "standard" EL mechanism is considered to be due to noble gas excimer emission in the vacuum ultraviolet (VUV). In addition to it, there are two alternative mechanisms, producing light in the visible and near infrared (NIR) range. The first is due to bremsstrahlung of electrons scattered on neutral atoms (so-called neutral bremsstrahlung, NBrS). The second, responsible for electron avalanche scintillations in the NIR at higher electric fields, is due to transitions between excited atomic states. In this work, we have for the first time demonstrated two alternative techniques of the optical readout of two-phase argon detectors, in the visible and NIR range, using a SiPM matrix and electroluminescence due to either neutral bremsstrahlung or avalanche scintillations effects. The amplitude yield and position resolution were measured for these readout techniques, which allowed to assess the detection threshold for electron and nuclear recoils in two-phase argon detectors for dark matter search. It should be emphasized that this is the first practical application of the NBrS effect in detection science.

Dates et versions

hal-02997308 , version 1 (10-11-2020)

Identifiants

Citer

C. E. Aalseth, S. Abdelhakim, P. Agnes, R. Ajaj, I. F. M. Albuquerque, et al.. SiPM-matrix readout of two-phase argon detectors using electroluminescence in the visible and near infrared range. European Physical Journal C: Particles and Fields, 2021, ⟨10.1140/epjc/s10052-020-08801-2⟩. ⟨hal-02997308⟩
99 Consultations
0 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More