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Optimum filter-based analysis for the characterization of a high-resolution magnetic microcalorimeter towards the DELight experiment

Toschi, Francesco 1; Maier, Benedikt 2; Heine, Greta 2; Ferber, Torben 2; Kempf, Sebastian 3; Klute, Markus 2; von Krosigk, Belina 1
1 Institut für Astroteilchenphysik (IAP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Mikro- und Nanoelektronische Systeme (IMS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Ultra-sensitive cryogenic calorimeters have become a favored technology with widespread application where eV-scale energy resolutions are needed. In this article, we characterize the performance of an X-ray magnetic microcalorimeter (MMC) using a Fe-55 source. Employing an optimum filter-based amplitude estimation and energy reconstruction, we demonstrate that an unprecedented FWHM resolution of $ΔE_{FWHM}=(1.25±0.17(stat)^{+0.05}_{−0.07}(syst))eV$ can be achieved. We also derive the best possible resolution and discuss limiting factors affecting the measurement. The analysis pipeline for the MMC data developed in this paper is furthermore an important step for the realization of the proposed superfluid helium-based experiment DELight, which will search for direct interaction of dark matter with masses below 100 MeV/c$^2$.


Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000169148
Veröffentlicht am 07.03.2024
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Astroteilchenphysik (IAP)
Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP)
Institut für Mikro- und Nanoelektronische Systeme (IMS)
Publikationstyp Forschungsbericht/Preprint
Publikationsjahr 2023
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000169148
Umfang 7 S.
Vorab online veröffentlicht am 12.10.2023
Nachgewiesen in arXiv
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