为BULLKID-DM实验开发低温 veto（低温 veto 是一种用于控制实验过程中特定条件的技术手段）

《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》：Developing the cryogenic veto for BULLKID-DM experiment

BULLKID-DM实验采用声子传感KIDs探测器在意大利地下实验室探测GeV/c2量级暗物质粒子，重点通过Gd掺杂的GSO、GAGG晶体 veto抑制μ子、γ射线和中子背景。测试表明GAGG具有最高光输出（μms级）和最佳Gd中子吸收特性，基准探测器结合Cs源验证了能量分辨率（约6.5%)和阈值（200eV-2keV），仿真优化了KID-晶体耦合以提升探测性能。

　　

摘要：

BULLKID-DM是一项低温实验，将使用声子感应动态电感探测器（Kinetic Inductance Detectors，简称KIDs）来搜寻质量小于等于1 GeV的弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质。该实验将在意大利地下Gran Sasso国家实验室的低背景环境中进行。在实验关注的能量范围内（200 eV至2 keV），必须尽可能减少来自μ子、γ射线和中子的背景信号。为此，研究团队正在开发一种低温反符合探测器（即“否决器”），该探测器由高密度闪烁晶体组成，并通过基于KID的光学探测器进行读出。我们进行了研究以选择最佳的否决器材料。在研究了铋锗酸盐（Bismuth Germanate BGO）和钆氧正硅酸盐（Gadolinium Oxyorthosilicate GSO）以及钆铝镓石榴石（Gadolinium Aluminum Gallium Garnet GAGG）之后，发现这些材料含有钆元素，因此非常适合吸收热中子。我们在低至20 K的低温下测试了这三种晶体的闪烁特性。结果表明，GAGG具有最高的发光效率和亚微秒级的闪烁时间。此外，我们还通过模拟BULLKID-DM实验装置中的光子和中子通量产生的背景信号，验证了该否决器的有效性。我们测试了一个由大型（3x3英寸圆柱形）BGO晶体与配备KID的Si晶片组成的基准探测器，并成功测量了137Cs伽马源的能量谱，从而评估了其发光效率、能量分辨率和预期能量阈值。我们的研究结果为优化KID与闪烁晶体之间的耦合提供了依据，有助于进一步提升BULLKID-DM否决器的探测性能。