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SENSEI: Characterization of Single-Electron Events Using a Skipper Charge-Coupled Device

cnea.tipodocumentoARTÍCULO CIENTÍFICO
dc.contributor.authorBarak, Liron
dc.contributor.authorBloch, Itay M.
dc.contributor.authorBotti, Ana Martina
dc.contributor.authorCababie, Mariano Ruben
dc.contributor.authorCancelo, Gustavo Indalecio
dc.contributor.authorChaplinsky, Luke
dc.contributor.authorChierchie, Fernando
dc.contributor.authorCrisler, Michael
dc.contributor.authorDrlica Wagner, Alex
dc.contributor.authorEssig, Rouven
dc.contributor.authorEstrada, Juan
dc.contributor.authorEtzion, Erez
dc.contributor.authorFernández Moroni, Guillermo
dc.contributor.authorGift, Daniel
dc.contributor.authorHolland, Stephen E.
dc.contributor.authorMunagavalasa, Sravan
dc.contributor.authorOrly, Aviv
dc.contributor.authorRodrigues Ferreira Maltez, Dario Pablo
dc.contributor.authorSingal, Aman
dc.contributor.authorSofo Haro, Miguel Francisco
dc.contributor.authorStefanazzi, Leandro
dc.contributor.authorTiffenberg, Javier Sebastian
dc.contributor.authorUemura, Sho
dc.contributor.authorVolansky, Tomer
dc.contributor.authorYu, Tien Tien
dc.date.accessioned2025-12-11T23:31:33Z
dc.date.available2025-12-11T23:31:33Z
dc.date.issued2022-01
dc.description.abstractWe use a science-grade skipper charge-coupled device (skipper CCD) operating in a low-radiation background environment to develop a semiempirical model that characterizes the origin of single-electron events in CCDs. We identify, separate, and quantify three independent contributions to the single-electron events, which were previously bundled together and classified as "dark counts": dark current, amplifier light, and spurious charge. We measure a dark current, which depends on exposure, of (5.89±0.77)×10-4e-/pix/day, and an unprecedentedly low spurious charge contribution of (1.52±0.07)×10-4e-/pix, which is exposure independent. In addition, we provide a technique to study events produced by light emitted from the amplifier, which allows the detector's operation to be optimized to minimize this effect to a level below the dark-current contribution. Our accurate characterization of the single-electron events allows one to greatly extend the sensitivity of experiments searching for dark matter or coherent neutrino scattering. Moreover, an accurate understanding of the origin of single-electron events is critical to further progress in ongoing research and development efforts of skipper and conventional CCDs.
dc.description.institutionalaffiliationFil: Barak, Liron. Universitat Tel Aviv; Israel
dc.description.institutionalaffiliationFil: Bloch, Itay M.. Universitat Tel Aviv; Israel
dc.description.institutionalaffiliationFil: Botti, Ana Martina. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Cababie, Mariano Ruben. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Cancelo, Gustavo Indalecio. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Chaplinsky, Luke. State University of New York. Stony Brook University; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Chierchie, Fernando. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Crisler, Michael. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Drlica Wagner, Alex. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. University of Chicago; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Essig, Rouven. State University of New York. Stony Brook University; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Etzion, Erez. Universitat Tel Aviv; Israel
dc.description.institutionalaffiliationFil: Fernández Moroni, Guillermo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Gift, Daniel. State University of New York. Stony Brook University; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Holland, Stephen E.. Lawrence Berkeley National Laboratory; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Munagavalasa, Sravan. State University of New York. Stony Brook University; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Orly, Aviv. Universitat Tel Aviv; Israel
dc.description.institutionalaffiliationFil: Rodrigues Ferreira Maltez, Dario Pablo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Singal, Aman. State University of New York. Stony Brook University; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Stefanazzi, Leandro. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Tiffenberg, Javier Sebastian. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Uemura, Sho. Universitat Tel Aviv; Israel
dc.description.institutionalaffiliationFil: Volansky, Tomer. Universitat Tel Aviv; Israel
dc.description.institutionalaffiliationFil: Yu, Tien Tien. University of Oregon; Estados Unidos
dc.identifier.issn2331-7019
dc.identifier.urihttps://nuclea.cnea.gob.ar/handle/20.500.12553/8477
dc.publisherAmerican Physical Society
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/reference/hdl/11336/204344
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevApplied.17.014022
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.17.014022
dc.rights.licenseinfo:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.licensehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subjectsensei
dc.subjectsingle-electron
dc.subjectIngeniería Eléctrica y Electrónica
dc.subjectIngeniería Eléctrica, Ingeniería Electrónica e Ingeniería de la Información
dc.subjectINGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS
dc.titleSENSEI: Characterization of Single-Electron Events Using a Skipper Charge-Coupled Device
dc.typeARTÍCULO
dc.type.versionVersión publicada

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