Characterization of external cross-talk from silicon photomultipliers in a liquid xenon detector
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The Light-only Liquid Xenon experiment (LoLX) employs a small-scale detector equipped with 96 Hamamatsu VUV4 silicon photomultipliers (SiPMs) submerged in 5 kg of liquid xenon (LXe) to perform characterization measurements of light production, transport and detection in xenon. In this work, we perform a novel measurement of the “external cross-talk” (ExCT) of SiPMs, where photons produced in the avalanche escape the device and produce correlated signals on other SiPMs. SiPMs are the photodetector technology of choice for next generation rare-event search experiments; understanding the sources and effects of correlated noise in SiPMs is critical for producing accurate estimates of detector performance and sensitivity projections. We measure the probability to observe ExCT through timing correlation of detected photons in low-light conditions within LoLX. Measurements of SiPM ExCT are detector dependent; thus the ExCT process is simulated and modelled using the Geant4 framework. Utilizing simulations, we determine the average transport and detection efficiency for ExCT photons within LoLX, a necessary input to extract the true ExCT probability and detector independent photon emission intensity. For an applied overvoltage of 4 V and 5 V, we measure a mean number of photons emitted into LXe per avalanche of $$0.5^{+0.3}_{-0.2}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>5</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>0.2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> and $$0.6^{+0.3}_{-0.2},$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>6</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>0.2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mrow> </mml:math> respectively. Using an optical model to describe photon transmission through the SiPM surface, this corresponds to an estimated photon yield inside the bulk silicon of $$20^{+11}_{-9}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mn>20</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>9</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>11</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> and $$25^{+12}_{-9}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mn>25</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>9</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>12</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> photons per avalanche. The relative increase in intensity of SiPM ExCT emission between 4 and 5 V is consistent with expectation for the linear increase of gain with respect to overvoltage.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».