吕子祎，董建荣，何培忠

(上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海 200093)

1 引 言

研究人员很早就认识到将液氙作为粒子探测的优势。历史上，液氙用于粒子探测的优势是Alvarez在1969年首次认识到的[1]。随着Berkeley研究组第一台液氙电离探测器的研发，俄罗斯和日本的独立团队也进行了实验来研究液氙放射性探测的基本性质。从Dolgoshein[2]、Doke[3]等的开创性工作和康普顿望远镜大体积液氙时间投影室的首次开发[4]，到如今液氙成为暗物质直接探测的主要技术之一，我们可以看到液氙探测器在不同领域的发展和应用。与其他探测器介质相比，液态稀有气体具有电离电子和闪烁光子对放射响应的独特特性。使用两种高探测效率信号的探测器在测量放射特性方面具有显著优势。近年来，以液氙为闪烁体的178 nm波长闪烁光子高效率光电探测器的研制取得了很大进展。同时，具有足够的液化和维持液体温度能力的低温冷却器的研制，使探测器的运行更加可靠。

2 液氙基本性质

氙气是一种惰性气体，在空气中含量少于0.1 ppm，可以通过空气分离和进一步低温蒸馏技术制备高纯氙气(99.999%)。高纯氙气通过制冷机或液氮制冷的方式冷却到-100℃，形成密度约为3 g/cm3的液氙(LXe)[5]。外部入射粒子与氙原子核或者外层电子发生散射，散射粒子获得一部分动能，产生反冲，这些额外能量会以闪烁光子和电离电子的形式释放出来，在液氙中产生闪光和电离信号。在所有惰性气体中，氙具有最高的电离产额和闪烁光产额，意味着其内部沉积的额外能量能够产生较强的可供探测的闪光和电离信号。……