皮秒级定时测量的信号处理

μRWELL-PICOSEC：基于电阻微井探测器的高精度定时技术

μRWELL-PICOSEC: Precision Timing with Resistive Micro-Well Detector

Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）；IRFU, CEA, Université Paris-Saclay（IRFU, 法国原子能和替代能源委员会, 巴黎萨克雷大学）；Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学物理系）；Center for Interdisciplinary Research and Innovation (CIRI-AUTH)（跨学科研究与创新中心）；Department for Medical Physics, Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学医学物理系）；European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织）；Dipartimento di Fisica, Università di Pavia（帕维亚大学物理系）；INFN Sezione di Pavia（意大利国家核物理研究所帕维亚分部）；Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University（石溪大学物理与天文学系）；Institute of Nuclear and Particle Physics, NCSR Demokritos（国家科学研究中心德谟克利特研究所核与粒子物理研究所）

基于μRWELL放大结构的μRWELL-PICOSEC探测器在高精度定时和稳定性方面取得进展，可应用于大规模实验。

2025-12-10physics.ins-det

利用介质加载波导对高能粒子簇射产生的微波切伦科夫脉冲进行皮秒定时

Picosecond timing of Microwave Cherenkov Impulses from High-Energy Particle Showers Using Dielectric-loaded Waveguides

我们报告的第一次测量的相干微波脉冲从高能量粒子诱导的电磁簇射产生的介质加载波导中的Askaryan效应。将总聚束能量为$\sim 10^3-10^4$ GeV的12.16 GeV电子聚束预照射在钨中，然后用装有固体氧化铝（$Al_2 O_3$）棒的WR-51矩形（12.6 mm × 6.3 mm）波导元件进行测量。在5-8 GHz的$TE_{10}$单模带的存在下，在波导中的电介质确定，我们观察到带限的微波脉冲的振幅成比例的聚束能量。在不同的波导元件测量同一簇射的信号被用来估计相对时间差与2.3皮秒的精度。这些测量建立了一个基础，使用氧化铝加载的波导元件阵列，具有特殊的辐射硬度，非常高精度的定时平面的高能物理探测器。

2018-04-25hep-exphysics.ins-det

用于快速定时的数字化波形处理

Digitized Waveform Processing for Fast Timing

在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）上产生堆积诱导本底的前景激发了人们对高速率带电粒子计时技术的强烈兴趣\cite{challenge}。在本文中，我报告的快速定时传感器和相关的电子产品的发展主要是在PICOSEC的背景下使用的框架。我们的合作从基于微通道板（MCP）、微图案气体检测器（MPGD）和电容读出雪崩二极管（又名HFS）的定时传感器中积累了大量（$\sim$ fewTbyte）波形集，波形采样通常为20-40 GSa/s。我们已经报道了带电粒子的时间分辨率为3.6，24和20皮秒，分别为这些传感器。在本文中，我将讨论在此活动期间开发的一些工具，用于处理采样率从40 MHz（ATLAS ZDC）到40 GHz（PICOSEC）的数字化波形。

2018-12-04hep-exphysics.ins-det

分段阳极PICOSEC Micromegas原型的精确定时和最新进展

Precise timing and recent advancements with segmented anode PICOSEC Micromegas prototypes

当前和未来加速器设施中的定时信息对于分辨物体（粒子轨迹、簇射等）是重要的。在探测系统上的极大粒子多重性。PICOSEC Micromegas探测器已经证明能够以低于25，ps的精度对150，GeV μ子进行计时。在详细的仿真研究和描述随机信号形成动态的现象学模型的驱动下，开发了新的PICOSEC设计，显着提高了检测器的时序性能。具有减小的漂移间隙尺寸的PICOSEC原型（$\sim$ \SI{119}{\micro\metre}）在激光束测试中在计时单光子方面实现了45 μ s的分辨率（与标准PICOSEC检测器的76 μ s相比）。针对大面积探测器，已经开发和研究了具有分段阳极的多垫PICOSEC原型。在粒子束中进行的广泛测试表明，多焊盘PICOSEC技术还提供了非常精确的定时，即使感应信号在几个相邻焊盘之间共享。此外，还开发了新的信号处理算法，可在数据采集期间应用，并提供实时、精确的定时。

2022-11-22physics.ins-det

PICOSEC Micromegas精密定时探测器：面向大面积与集成的开发

PICOSEC Micromegas Precise-timing Detectors: Development towards Large-Area and Integration

本文介绍大面积阻性PICOSEC MM定时探测器及定制读出电子学进展，10×10与20×20 cm²原型在测试束中实现约25 ps的单pad时间分辨率，验证了大面积集成可行性。

2025-01-09hep-exphysics.ins-det

TOPSiDE探测器概念的120 GeV质子束低增益雪崩探测器的皮秒时间分辨率测量

Picosecond Timing Resolution Measurements of Low Gain Avalanche Detectors with a 120 GeV Proton Beam for the TOPSiDE Detector Concept

本文介绍的结果，采取关键的一步证明10 ps的时间分辨率的可行性粒子识别的TOPSiDE探测器的概念，电子离子对撞机。用120 GeV质子束测量了厚度为35 μ m和50 μ m的LGAD。评估了增益和时序响应的性能，包括对反向偏置电压和工作温度的依赖性。迄今为止，使用三个组合平面的35微米厚的LGAD在-30度角处实现了测试光束中UFSD的最佳定时分辨率，精度为14.3 ps（不确定度为1.5 ps）。

2021-02-19hep-exnucl-exphysics.ins-det

用皮秒注入激光测量的数字SiPM原型的时间性能

Timing performance of a digital SiPM prototype measured with a picosecond injection laser

本文用皮秒激光表征DESY数字SiPM原型，量化SPAD与电子学对时间分辨率的贡献，测得约50 ps时间分辨率并揭示像素内变化，证明其适用于4D跟踪和精密定时应用。

2025-05-05physics.ins-det

皮秒定时芯片的SiPM读出系统性能研究

Performance studies of a SiPM-readout system with a pico-second timing chip

本研究针对希格斯工厂实验，开发了55纳米CMOS皮秒定时芯片PIST，并测试了其SiPM读出系统，实现了MIP水平45皮秒和强信号优于10皮秒的定时分辨率，并通过ToT技术将动态范围扩展至40000光电子。

2024-02-04physics.ins-det

PICOSEC微兆气体探测器的时间特性建模

Modeling the Timing Characteristics of the PICOSEC Micromegas Detector

PICOSEC Micromegas探测器可以以低于25 ps的精度对最小电离粒子的到达进行计时。在激光束中也证明了探测单光子的很好的时间分辨率。PICOSEC定时分辨率主要由漂移场决定。信号的到达时间和定时分辨率随脉冲幅度的大小而变化。基于GARFIELD++的详细仿真再现了实验的PICOSEC时序特性。这种协议被用来确定微观物理变量，这决定了所观察到的时间属性。在这些研究中，对这些微观变量的行为进行了一些反直觉的观察。为了深入了解导致所观察到的行为的主要物理机制，构造并提出了一个唯象模型。该模型是基于一个简单的机制，“每次互动的时间增益”，它采用了雪崩演化的统计描述。它定量地描述了微观量的动力学和统计特性，这些微观量决定了PICOSEC的时序特性，与模拟结果非常吻合。与此同时，它为这些微观变量的行为提供了现象学解释。表达该模型的公式可用作快速可靠预测的工具，前提是输入参数值（例如漂移速度）对于所考虑的操作条件是已知的。

2020-12-02physics.ins-det

使用3D沟槽硅传感器实现皮秒级精度定时的前端电子器件

Front-end Electronics for Timing with pico-seconds precision using 3D Trench Silicon Sensors

下一代对撞机实验要求跟踪探测器在空间分辨率（几十个$μ\text{m}$）、辐射硬度（$10^{17}~1~$ MeV n $_{eq}/$ cm $^2$）和定时分辨率（几十个ps）方面具有极端的性能能力。最近在TimeSPOT计划中开发的3D硅传感器为应对此类苛刻要求提供了可行的解决方案。为了准确地描述这些新的传感器的定时性能，几个读出板，基于离散有源元件，已设计，组装和测试。相同的电子器件也适用于类似像素传感器的表征，只要要求时序性能在10 ps以下。本文介绍了前端电子所需的一般特性，利用固态传感器与快速定时能力，特别是展示了性能的快速3D硅传感器的测试和表征的开发电子。

2023-01-04physics.ins-det

PICOSEC：使用基于Micromegas的探测器，以低于25皮秒的精度对带电粒子进行计时

PICOSEC: Charged particle timing at sub-25 picosecond precision with a Micromegas based detector

高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）中堆积诱导背景的前景激发了人们对发展高速率精确定时的带电粒子探测技术的强烈兴趣。所需的准确度直接取决于聚束交叉内的标称相互作用分布（$σ_z\sim5$ cm，$σ_t\sim170$ ps）。20-30 ps量级的时间分辨率将导致这些背景的显著减少。有了这个目标，我们提出了一个新的检测概念，称为PICOSEC，这是基于“两阶段”Micromegas检测器耦合到切伦科夫辐射器，并配备了光阴极。用这种新的探测器获得的第一个结果产生的时间分辨率为24 ps的150 GeV的μ子，和76 ps的单光电子。

2018-03-14physics.ins-det

用于精确时间测量的信号处理与机器学习算法：PICOSEC微模块探测器

Signal Processing and Machine Learning Algorithms for Precise Timing with PICOSEC Micromegas Detectors

Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Centre for Interdisciplinary Research and Innovation (CIRI-AUTH)（跨学科研究与创新中心）；University of Hamburg（汉堡大学）

本文提出基于人工神经网络的信号处理算法，实现PICOSEC微模块探测器的在线精确时间测量，时间分辨率达18.3±0.6皮秒。

2025-12-04physics.ins-det

PICOSEC-Micromegas探测器的仿真模型和精确定时技术的研究

Development of a Simulation Model and Precise Timing Techniques for PICOSEC-Micromegas Detectors

这项工作旨在开发信号处理算法，以探索PICOSEC-MicroMegas探测器的潜力，并提供在线精确计时的能力。PICOSEC-MicroMegas探测器是一种新型的气体探测器，在实验测量中提供精确的时间分辨率。所提出的信号处理算法的性能进行评估，通过各种测试，使用实验数据。本研究中使用的数据是在CEA/IRAMIS-SACLAY的激光束测试期间积累的。我们使用两组实验事件：SPE集包括单个光电子波形，和EXP集包含对应于平均7.8个光电子的波形。当充分分析时，EXP设置波形导致18.3 $\pm$\，0.2 ps的定时分辨率。替代算法，恒定阈值歧视的基础上，但使用多电荷以上的阈值，以纠正系统的定时效应，详细描述和评估。此外，使用人工神经网络（ANN）的定时技术已被先进和评估。为了生成合适的学习集的人工神经网络，一种新的仿真模型已经开发出来。我们已经使用了EXP集的波形，量化的准确性的开发技术，我们发现，相同的定时精度，在完整的信号处理分析，实现。我们还证明了使用所开发的技术的信号到达时间的估计是一致的和无偏的。最后，新开发的技术的另一个有吸引力的特点是，它们可以在数据采集过程中使用，以提供触发和事件选择的粒子到达的快速定时。

2021-12-28physics.ins-det

利用PICOSEC探测器实现带电粒子的精确定时

Precise Charged Particle Timing with the PICOSEC Detector

在不久的将来的加速器（如高亮度LHC）的实验要求，激发了强烈的兴趣，在开发具有高精度计时能力的探测器。以此为目标，一个新的探测概念，称为PICOSEC，这是基于一个“两阶段”MicroMegas检测器耦合到一个切伦科夫辐射器配备了光阴极已经开发出来。用这种新的探测器获得的时间分辨率对150，GeV μ子为24，ps，对单个光电子为76，ps.在本文中，我们将报告的PICOSEC在测试梁的性能，以及模拟研究和建模的定时特性。

2019-01-10physics.ins-det

利用TORCH探测器对带电粒子进行皮秒计时

Picosecond timing of charged particles using the TORCH detector

TORCH是一个大面积、高精度飞行时间（ToF）探测器，旨在提供2-20 GeV $/c$动量范围内的带电粒子识别。当带电强子穿过10 mm石英辐射器时，其发射的瞬发切伦科夫光子被传播到探测器的外围，在那里它们被聚焦到微通道板光电倍增管（MCP-PMT）阵列上。光子的位置和到达时间被用来推断粒子进入辐射体的时间，根据它们的ToF来识别强子。MCP-PMT是与工业合作伙伴共同开发的，以满足TORCH检测器的严格要求。要求包括精细分段的阳极、出色的时间分辨率和长寿命。在大约10米的飞行距离上，具有10 GeV $/c$动量的K介子和π介子之间的ToF差为35 ps，导致每个轨道的定时分辨率要求为10- 15 ps。平均每个强子探测到30个光子，这意味着单光子时间分辨率为70 ps。TORCH研究和开发计划旨在通过实验室和束流测试来证明探测器概念的有效性，并提供了测试结果。在束流测试中，时间分辨率达到70- 100 ps，接近TORCH的设计目标。实验室定时测试包括操作连接到TORCH读出电子设备的MCP-PMT。测量的时间分辨率约为50 ps，满足TORCH目标定时分辨率。

2022-03-25hep-exphysics.ins-det

用于皮秒定时的驯鹿DAQ系统的现状和最近的扩展

Status and recent extensions of the Caribou DAQ System for picosecond timing

Caribou是一个灵活的开源DAQ系统，在多个合作框架（CERN EP R&D，RD 50，AIDAinnova）中开发和使用，用于实验室和高速率束流测试，并易于集成新的硅像素探测器原型。它使用在不同项目中共享的通用硬件、固件和软件组件，从而大大减少了此类读出系统的开发工作量和成本。这篇文章介绍了FASTPIX，APTS和DPTS探测器最近集成在驯鹿和他们的要求方面的波形采样和数字脉冲的定时。在Caribou FPGA中实现的时间-数字转换器被开发以克服先前使用的基于示波器的读出的限制。它允许在大的时间跨度上进行精确计时，这些时间跨度是在具有异步数字读出的FASTPIX和DPTS测试芯片中使用的到达时间、超过阈值时间和位置编码所需的。校准后的时间分辨率优于10 ps。

2022-10-24physics.ins-det

PICOSEC微米玛格斯精确计时探测器的空间分辨率提升

Spatial resolution improvement of PICOSEC Micromegas precise timing detectors

CERN（欧洲核子研究组织）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Stony Brook University（石溪大学）；NCSR Demokritos（德谟克利特国家科学研究中心）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP)（粒子物理与实验仪器实验室）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Jefferson Lab（杰斐逊国家加速器装置）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；University of Bonn（波恩大学）；CEA-Saclay（法国原子能和替代能源委员会萨克雷中心）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；Ruđer Bošković Institute（鲁杰尔·博什科维奇研究所）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）

研究通过高读出粒度的PICOSEC微米玛格斯原型实现约0.5mm空间分辨率，但进一步减小读出垫尺寸未显著提升性能，计时分辨率仍优于20ps。

2026-03-19physics.ins-det

迈向稳健的PICOSEC Micromegas精密定时探测器

Towards robust PICOSEC Micromegas precise timing detectors

本文通过集成阻性MM和碳基光电阴极提升PICOSEC Micromegas探测器的稳健性，实验表明阻性原型时间分辨率仍低于20 ps，碳化硼光电阴极原型低于35 ps，验证了该方案在保持良好定时性能的同时增强探测器稳健性的可行性。

2023-03-31physics.ins-det

低于25皮秒精度的带电粒子计时：PICOSEC探测概念

Charged particle timing at sub-25 picosecond precision: the PICOSEC detection concept

PICOSEC探测概念包括一个“两级”Micromegas探测器，它与切伦科夫辐射器耦合，并配备有光电阴极。概念验证已经过测试：在CEA/IRAMIS用飞秒紫外激光测量了76 ps的单光电子响应，而在CERN SPS H4次级线上测量了150 GeV μ子的时间分辨率为24 ps，平均产额为10.4个光电子。这项工作将展示该原型的主要结果以及2016-18年光束活动中测试的不同探测器配置的性能：读出器（体，电阻，多焊盘）和光电阴极（金属+CsI，纯金属，金刚石）。最后，将讨论建立一个基于PICOSEC探测概念的演示器，以供未来实验使用的前景。特别是，缩放策略的大面积覆盖与多通道读出平面，R\&D的固体转换器建立一个强大的光阴极和不同的电阻配置的强大的读出。

2018-08-04physics.ins-det

用于坚固 PICOSEC Micromegas 精密定时探测器的光电阴极表征

Photocathode characterisation for robust PICOSEC Micromegas precise-timing detectors

本文表征 DLC 与 B4C 碳基光电阴极以提升 PICOSEC Micromegas 精密定时探测器的稳定性，原型分别实现约 32 ps 和 34.5 ps 时间分辨率。

2024-12-09physics.ins-det

基于$\upmu$RWELL-PICOSEC探测器技术的大型原型的时序性能

Timing performance of large prototype based on $\upmu$RWELL- PICOSEC detector technology with $10 \times 10\ \mathrm{cm}^{2}$ active area

European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究中心）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Center for Interdisciplinary Research and Innovation (CIRI-AUTH)（跨学科研究与创新中心）；Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l’Univers (IRFU, CEA)（基础定律宇宙研究所）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）

研究基于$\upmu$RWELL-PICOSEC探测器技术的大型原型的时序性能，采用10×10cm²有效面积的探测器，通过束流测试验证了其在粒子物理和医学成像中的应用潜力。

2026-04-06physics.ins-det

96通道电阻式PICOSEC微米格栅探测器的设计与性能

Design and Performance of a 96-channel Resistive PICOSEC Micromegas Detector for ENUBET

Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；Stony Brook University（石溪大学）；NCSR Demokritos（德墨忒勒斯国家科学研究中心）；University of Bonn（波恩大学）；LIP（粒子物理与实验仪器实验室）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Jefferson Lab（杰斐逊实验室）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CEA-Saclay（法国原子能和替代能源委员会萨克雷中心）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；Ruđer Bošković Institute（鲁德·博什科维奇研究所）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）

96通道电阻式PICOSEC微米格栅探测器通过优化设计实现了皮秒级时间分辨，适用于高能物理中的精确时间测量。

2026-02-02physics.ins-det

开发和测试用于快速定时应用的具有成本效益的6 cm x 6 cm MCP光电探测器

Development and testing of cost-effective, 6 cm x 6 cm MCP-based photodetectors for fast timing applications

基于微通道板（MCP）的光电探测器具有皮秒级的时间分辨率和亚毫米级的位置分辨率，这使得它们成为下一代大面积光电探测器的理想候选者。大面积皮秒光电探测器（LAPPD）合作正在开发基于新MCP制造和功能化方法的大面积光电探测器的新技术。在阿贡国家实验室（ANL）构建了小型单管处理系统（SmSTPS），用于开发基于通过原子层沉积（ALD）功能化的MCP的可扩展的、具有成本效益的、玻璃体的、6 cm x 6 cm的皮秒光电探测器。最近，已经制造了许多由具有20微米孔的MCP制成的完全加工和气密密封的原型。这是LAPPD项目的一个重要里程碑。这些原型的特点是与脉冲激光测试设备。在没有优化的情况下，原型显示出优异的结果：单光电子模式的时间分辨率为~57 ps，多光电子模式的时间分辨率为~15 ps;对于大脉冲，最佳位置分辨率为< 0.8 mm。本文将介绍该系统的管处理系统、探测器组件、实验装置、数据分析和关键性能。

2016-04-26hep-exphysics.ins-det

基于气体光电倍增的皮秒时间切伦科夫探测器的研制

Development of a picosecond-timing Cherenkov detector using gaseous photomultiplification

该研究开发了基于气体光电倍增的切伦科夫探测器，利用LaB6和CsI光电阴极实现皮秒级时间分辨，测试表明通过提高间隙电压可达到低于10皮秒的飞行时间测量目标。

2025-02-24hep-exphysics.ins-det

PICOSEC-Micromegas探测器的实验光束研究及其响应的唯象模型

Study of the PICOSEC-Micromegas Detector with Test Beam Data and Phenomenological Modelling of its Response

在这项工作中，PICOSEC检测器的研究和开发工作的一部分。PICOSEC检测器是一种新型充气检测器，基于由RD-51 PICOSEC合作开发的Micromegas检测器。PICOSEC探测器不依赖于传统的直接电离，而是利用切伦科夫辐射的即时定时特性，通过使用光电阴极将切伦科夫光子转换为电子。该探测器已投入两种类型的测试，收集实验数据。一个涉及激光束和在CEA-SACLAY的单个光电子响应，而另一个涉及在CERN SPS H4次级束线的150 GeV μ子的测试束，具有多个光电子。在探测器的定时特性的统计分析中所采用的方法进行了总结，并在其应用中实现了76 ps的单光电子的最佳时间分辨率。一个奇怪的依赖性的平均时间上的电子峰的大小进行观察，这模仿的行为的“时间行走”的效果。对该检测器进行了仿真，研究了其定时特性，这也是本文的主要内容。经过详细的研究，发现混合气体中的电子在第一次倍增前后以不同的漂移速度运动，从而引入了这种“时间行走”效应，并对这种效应提供了唯象解释。最后，一个极大似然统计方法估计的平均数提取每个粒子的光电子的开发和最佳的时间分辨率为24 ps的实现与平均数的光电子每个粒子等于10.4。在这项工作中，获得了一个新的探测器，在充气探测器领域带来了前所未有的结果的深刻理解。

2020-10-26physics.ins-det

微米量级精密计时探测器PICOSEC的光电阴极发展进展

Advances in photocathode development for PICOSEC Micromegas precise-timing detectors

European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织）；University of Turin（都灵大学）；Middle East Technical University（中东技术大学）；Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；IRFU, CEA, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学CEA IRFU）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Università di Pavia（帕维亚大学）；INFN Sezione di Pavia（意大利国家核物理研究院帕维亚分部）；Stony Brook University（石溪大学）

本文研究了PICOSEC微米量级探测器中光电阴极的性能，通过实验室测量和束流测试，发现5nm铯碘化物光电阴极在时间分辨率达到10.9±0.3ps，为高能物理实验提供了可行方案。

2026-07-01physics.ins-det

优化两级放大快速定时微网气体探测器中的氖基混合气体

Optimizing Neon-based Gas Mixtures for Two-stage Amplification Fast-timing Micromegas Detectors

本文通过模拟与实验研究氖基混合气体对两级放大快速定时微网探测器性能的影响，发现提高氖浓度可改善增益均匀性，为优化大面积PICOSEC MM探测器提供参考。

2024-11-07hep-exphysics.ins-det

用新型多功能读出板测试皮秒级超快硅时间探测器

Test of Ultra Fast Silicon Detectors for Picosecond Time Measurements with a New Multipurpose Read-Out Board

超快硅探测器（UFSD）是针对定时测量而优化的传感器，采用薄倍增层来增加输出信号。堪萨斯大学设计了一个多用途的读出板，承载着一个低成本、低功率的快速放大器，并在欧洲核子研究组织（CERN）使用180 GeV的π介子束进行了测试。放大器设计用于读取各种探测器，并在本测试中针对UFSD输出信号进行了优化。本文报道了用50个$\rm{μm}$厚、灵敏面积为1.4 $\rm{mm^2}$的UFSD进行的实验测试结果。实现了低于30 ps的定时精度。

2017-04-26physics.ins-det

快速定时电子设备

Electronics for Fast Timing

皮秒级计时将是下一代粒子物理探测器的重要组成部分。在我们的测量中增加4 $^{th}$维的能力将有助于解决强子对撞机事件日益复杂的问题，并为所有实验提供精确跟踪和量热的新工具。检测器在其他白皮书中有详细描述。在这篇文章中，我们将讨论新一代快速定时探测器的电子设计挑战

2022-04-01hep-exphysics.ins-det

时间分辨率优于20 ps的大面积100通道Picosec Micromegas探测器

A large area 100 channel Picosec Micromegas detector with sub 20 ps time resolution

本文介绍100通道、100 cm² PICOSEC Micromegas精密计时探测器的设计与束流测试，通过更均匀的薄漂移间隙和新型RF放大器实现17 ps时间分辨率。

2023-03-31physics.ins-det

迈向6D追踪：利用快速定时测量轨迹位置、时间和角度的研究

Towards 6D Tracking: A Study Of Using Fast-Timing For Measuring Track Position, Time, And Angles

Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；Brandeis University（布兰迪斯大学）

本文通过TCAD模拟LGAD探测器，提出利用像素间定时差异的线性模型实现单层角度重建，精度达几度，并指出朗道涨落是限制角度分辨率和重建效率的根本因素。

2026-10-06hep-exphysics.ins-det

7焊盘电阻式PICOSEC Micromegas探测器的性能优化与表征

Performance Optimization and Characterization of 7-pad Resistive PICOSEC Micromegas Detectors

Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；Stony Brook University（石溪大学）；NCSR Demokritos（德墨忒尔国家科学研究中心）；University of Bonn（波恩大学）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP)（粒子物理实验与仪器实验室）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Jefferson Lab（杰弗逊实验室）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CEA-List, Diamond Sensors Laboratory, CEA-Saclay（CEA-列表，钻石传感器实验室，CEA-萨克雷）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；Ruđer Bošković Institute（鲁德·博什科维奇研究所）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）

本研究通过测试不同电阻架构的PICOSEC Micromegas探测器原型，证明了电阻层技术可在不牺牲时间性能的前提下提升鲁棒性，并优化了时间与空间分辨率。

2026-06-19physics.ins-det

PICOSEC-Micromegas探测器，一种用于轻子时间标记的创新解决方案

PICOSEC-Micromegas Detector, an innovative solution for Lepton Time Tagging

本文介绍PICOSEC-Micromegas探测器，利用切伦科夫光实现低于25ps的时间分辨率，并探讨其在ENUBET项目中用于轻子时间标记的应用，包括电阻性技术和可扩展电子学设计。

2024-10-29physics.ins-det

未来对撞机探测器中计时层的物理潜力

Physics potential of timing layers in future collider detectors

探讨了在未来对撞机探测器的量热计中具有几十皮秒分辨率的计时层的物理潜力。这些研究表明，这些层可以用于粒子识别，并说明了潜在的检测新的事件签名起源于物理超越标准模型。

2020-07-16hep-phphysics.ins-det

用SAMPIC波形数字化仪测量超快硅探测器的时间分辨率

Measurements of timing resolution of ultra-fast silicon detectors with the SAMPIC waveform digitizer

SAMpler for PICosecond time（SAMPIC）芯片由CEA/IRFU/SEDI，Saclay和CNRS/LAL/SERDI，Orsay合作设计。它得益于时间数字转换器的快速响应和波形数字化仪的多功能性，可执行精确的定时测量。由于采样信号，可以使用最佳利用脉冲形状的智能算法来提高时间分辨率。已经开发了一个软件框架来分析SAMPIC的输出数据，并通过使用一个恒定的分数分频器或快速互相关算法提取定时信息。SAMPIC的定时能力与软件框架一起进行了测试，使用由信号发生器或由脉冲红外激光照射的硅探测器产生的脉冲。在这些理想的实验条件下，SAMPIC芯片已被证明能够与合成信号和40 ps与硅探测器信号的时序分辨率低至4 ps。

2016-08-11hep-exphysics.ins-det

用于低温应用的MCP基光电探测器

MCP-based Photodetectors for Cryogenic Applications

基于阿贡MCP的光电探测器是大面积皮秒光电探测器（LAPPD）项目的一个分支，其中6 cm x 6 cm尺寸的探测器由阿贡国家实验室制造。我们已经成功地建立和测试了我们的第一个探测器的皮秒定时和几毫米的空间分辨率。我们讨论我们的努力，定制这些探测器在低温环境中运行。最初的计划是在液态氩中运行。我们还在探索减轻波长偏移要求的方法，并开发裸MCP光电探测器，以在气态低温环境中工作。

2016-02-16hep-exphysics.ins-det

用于快速定时的数字化波形信号处理：在存在暗计数噪声的情况下对SiPM定时的应用

Digitized Waveform Signal Processing for Fast Timing: An Application to SiPM Timing in the Presence of Dark Count Noise

在本文中，我们说明了快速定时检测器的数字化波形信号处理技术。在这里讨论的示例中，在存在高暗计数率的情况下对SiPM信号进行定时分析，使用数字化波形的大数据集来开发与电子前端设计相关的最佳策略。

2020-03-03hep-exnucl-exphysics.ins-det

利用LGAD传感器进行皮秒级精确时间测量的前端原型ASIC的性能

Performance of a Front End prototype ASIC for picosecond precision time measurements with LGAD sensors

对于LHC的高亮度阶段，ATLAS实验建议在前向区域增加一个高粒度定时探测器（HGTD），以减轻增加堆积的影响。选择的检测技术是低增益雪崩检测器（LGAD）硅传感器，可以提供低于50 ps的出色的定时分辨率。前端读出ASIC必须保持传感器的性能，同时保持低功耗。本文介绍了第一个原型的前端ASIC，名为ALTIROC0，其中包含的读出芯片的模拟阶段（100和100）的结果。ASIC的特点是单独和作为一个模块的一部分，与2 $\times$ 2 LGAD阵列的1.1 $\times$ 1.1 mm $^2$垫凸点键合到它。的各种贡献的电子时间分辨率进行了研究，在测试台测量与校准设置。当ASIC单独使用或与凸点接合传感器一起使用时，ASIC的抖动对于10 fC的注入电荷优于20 ps。使用超过阈值的时间测量，可以将由不同注入电荷的不同响应引起的时间游走效应校正至10 ps。ASIC和LGAD传感器的综合性能是在2018年10月的一次束流测试活动中测量的，在CERN SPS使用120 GeV能量的π介子，所有测量模块的综合性能约为40 ps。所有测试模块都表现出良好的效率和时间分辨率的一致性。

2020-07-07hep-exphysics.ins-det

利用Micromegas实现高速环境下的快速定时

Fast Timing for High-Rate Environments with Micromegas

现有实验的快速定时分辨率的当前技术水平是带电粒子和电磁簇射到达时间的100 ps的量级。目前关于带电粒子计时的研发正在接近10 ps的水平，但主要不是针对高速率和高辐射下的持续性能（这是HL-LHC堆积缓解所需要的）。我们展示了一个基于Micromegas的解决方案，以达到这一性能水平。Micromegas充当耦合到切伦科夫辐射器前窗的光电倍增管，其产生足够的UV光子以将约100 ps的单光电子抖动转换为每个入射带电粒子10-20 ps量级的定时响应。一个原型已经建立，以证明这种性能。使用皮秒激光器的第一次实验室测试表明，使用大体积Micromegas读出器，对于约50个初级光电子，时间分辨率为27 ps。

2016-01-12hep-exphysics.ins-det

亚皮秒弱相干脉冲选通InGaAs探测器特性研究

Gated InGaAs Detector Characterization with Sub-Picosecond Weak Coherent Pulses

我们提出并证明了一种方法来表征门控InGaAs单光子探测器（SPD）。超短弱相干脉冲，从锁模亚皮秒脉冲激光器，被用来测量光子计数，在不同的到达时间相对于SPD栅极电压的开始。门窗口内的不均匀的检测概率被用来估计相对于各种检测器参数的后脉冲概率：过量偏置，门窗口的宽度和延迟时间。我们估计的寿命为2.1微秒的半衰期被困载流子，使用幂律拟合衰减后脉冲概率。最后，我们量化的SPD使用时间数字转换器的时间抖动的分辨率为55 ps。

2022-07-11physics.ins-detquant-ph

ATLAS前沿物理项目

The ATLAS Forward Physics Project

我们描述的ATLAS正向物理项目的主要组成部分，即可移动的束管，跟踪和定时探测器，允许检测完整的质子在LHC的最终状态。位置探测器由6层三维硅探测器组成，由为ATLAS开发的FE-I4芯片读出。快速计时探测器是由石英基切伦科夫探测器连接到微通道板光电倍增管，然后是放大，测量和记录事件时间的电子元件以及稳定的参考时钟信号，确保10-15皮秒的时间分辨率。

2013-02-04hep-exphysics.ins-det

CACTUS：采用CMOS抗辐射技术的耗尽型单片有源定时传感器

CACTUS: A depleted monolithic active timing sensor using a CMOS radiation hard technology

未来几年大型强子对撞机计划增加亮度，这引发了人们对使用粒子到达时间作为专门探测器的额外信息以减轻堆积影响的兴趣。所需的时间分辨率是几十皮秒的顺序，与1毫米的顺序的空间粒度。在这个精度水平的时间测量也将超越大型强子对撞机和超越高能粒子物理的兴趣。我们在本文中提出的第一个发展对辐射硬耗尽单片有源像素传感器（DMAPS），具有高分辨率的时间测量能力。所选择的技术是一种标准的高压CMOS工艺，结合高电阻率探测器材料，该材料已被证明在数百Mrad的辐射后，可以有效地检测跟踪应用中的颗粒。

2020-05-06hep-exphysics.ins-det

电阻阴极PICOSEC微米玛格斯探测器的设计、仿真与性能

Design, simulation and performance of the resistive-anode PICOSEC Micromegas detector

European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织）；Ruđer Bošković Institute（鲁杰尔博什科维奇研究所）；University of Zagreb, Faculty of Electrical Engineering and Computing（萨格勒布大学电气工程和计算学院）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Stony Brook University（石溪大学）；NCSR Demokritos（德谟克利特国家科学研究中心）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas（粒子物理实验与仪器实验室）；Helsinki Institute of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学赫尔辛基物理研究所）；Jefferson Lab（杰斐逊国家加速器设施）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik, University of Bonn（波恩大学赫尔姆霍茨射线与核物理研究所）；Physikalisches Institut, University of Bonn（波恩大学物理研究所）；CEA-LIST（法国原子能和替代能源委员会列表研究所）；Center for Interdisciplinary Research and Innovation (CIRI-AUTH)（跨学科研究与创新中心）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）

该研究提出了一种电阻阴极PICOSEC微米玛格斯探测器，通过分析模型和仿真验证了其在高精度时间应用中的有效性，实现了十皮秒级的时间分辨率。

2025-12-22physics.ins-det

大面积皮秒光电探测器（LAPPD）的进展：采用电容耦合读出的 8 英寸 × 8 英寸 MCP-PMT

Advances in the Large Area Picosecond Photo-Detector (LAPPD): 8" x 8" MCP-PMT with Capacitively Coupled Readout

本文报道了 LAPPD 大面积皮秒光电探测器的最新进展，重点介绍 Gen-II 采用电容耦合读出设计以简化生产，并展示其高增益、低暗计数、优异时间与位置分辨率及宽光谱响应，适用于量能器定时、中微子探测和医学成像等领域。

2024-05-10hep-exnucl-exphysics.ins-det

具有改进时间分辨率的单通道PICOSEC Micromegas探测器

Single channel PICOSEC Micromegas detector with improved time resolution

本文提出并验证了一种改进时间分辨率的单通道PICOSEC Micromegas探测器设计，通过优化结构与电气连接、简化重组装流程，并在束流测试中实现12.5±0.8 ps的创纪录时间分辨率。

2024-06-09physics.ins-det

在改进的LHC探测器上利用飞行时间系统识别长寿命带电粒子

Identification of Long-lived Charged Particles using Time-Of-Flight Systems at the Upgraded LHC detectors

我们研究了在HL-LHC时代，皮秒级精确定时探测系统对LHC实验长寿命粒子搜索计划的影响。我们开发的算法，使我们能够重建这种带电粒子的质量，并使用飞行时间测量进行粒子识别。我们调查的基准方案的时间分辨率的函数的范围，并发现灵敏度提高了十倍，这取决于新的重粒子质量。

2019-01-11hep-exhep-phphysics.ins-det

用于降低暗噪声对精密计时影响的信号处理方法

Signal Processing to Reduce Dark Noise Impact in Precision Timing

本文提出利用阈值处斜率测量校正低频噪声（如SiPM暗计数）对前沿计时的影响，从而提升精密计时精度。

2023-06-28hep-exphysics.ins-det

低增益雪崩二极管（LGAD）探测器中增益和时间分辨率的温度依赖性

Temperature Dependence of Gain and Time Resolution in LGAD Detectors

Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）

本文提出了一种紧凑的分析框架，通过等效表示增益层来描述多温度下LGAD的增益和时间特性，减少了校准和 characterization 的工作量。

2026-04-27hep-exphysics.ins-det

Timepix4凸点键合组件的时间分辨性能

Timing resolution performance of Timepix4 bump-bonded assemblies

本研究针对凸点键合的Timepix4 ASIC与硅传感器组件，采用皮秒脉冲红外激光测试，测得单像素时间分辨率107 ps均方根，多像素簇利用时间信息过采样可达33 ps均方根，为高时间分辨粒子探测提供性能参考。

2024-07-09physics.ins-det

用于带电粒子计时的深扩散APD：中子辐照后的性能

Deep Diffused APDs for Charged Particle Timing Applications: Performance after Neutron Irradiation

最近在HL-LHC上通过快速计时来减轻堆积的兴趣集中在现在实现30皮秒或更小的最小电离粒子（MIP）时间分辨率的技术上，技术成熟度和辐射耐受性的限制缩小了ATLAS和CMS升级到低增益雪崩探测器和硅光电倍增器的选择。在占用率和剂量较低的各种应用中，具有1 cm $^2$量级的像素元件但仍实现30 ps的器件将是有吸引力的。在本文中，深扩散雪崩光电二极管（APD）作为候选人的HL-LHC应用程序的定时探测器进行了检查。器件的有效面积为$8 \times 8$ mm $^2$的特点是使用脉冲红外激光，在某些情况下，高能粒子束。辐射损伤对电流、信号幅度、噪声和APD定时的影响使用具有$2 \times 2$ mm $^2$的有效面积的探测器进行评估。这些探测器用高达1 MeV中子注量$Φ_{eq} = 10^{15}$ cm $^{-2}$的中子辐照。他们的定时性能的特点是使用脉冲红外激光。虽然在使用$8 \times 8$毫米$^2$传感器的束流测试中获得了$27 \pm 1$ ps的时间分辨率，但本研究仅表明，增益损失可以通过增加探测器偏置来补偿，最高可达$Φ_{eq} = 6 \cdot 10^{13}$ cm $^{-2}$的通量。因此，在HL-LHC的寿命期间，它可能达不到CMS筒的$Φ_{eq} = 10^{14}$ cm $^{-2}$要求。

2019-10-17hep-exphysics.ins-det

面向高能物理对撞机实验的无触发四维探测器

Towards triggerless four-dimensional detectors for High Energy Physics collider experiments

LPNHE, Sorbonne Université（巴黎高等物理化工学院，索邦大学）；Paris Diderot Sorbonne Paris Cité（巴黎第七大学 索邦巴黎城）；CNRS/IN2P3, France（法国国家科学研究中心/法国国家粒子物理研究所）

本文回顾了CMS、ATLAS和LHCb实验中引入皮秒定时信息的计划，探讨了时间与网络技术结合如何实现无触发探测器设计及其物理优势。

2026-07-03hep-exphysics.ins-det

大面积皮秒光电探测器（LAPPD）的性能

Performance of Large Area Picosecond Photo-Detectors (LAPPD)

我们报告最近生产的LAPPD-最大的商用平面几何形状的微通道板的基础上实现的性能结果。这些结果包括高达$10^{7}$的电子增益，低暗噪声率（$\sim$ 100 Hz/cm $^{2}$，增益为$6\cdot10^6$），单个光电子（PE）定时分辨率为$\sim$ 50皮秒RMS（电子有限公司），单光电子空间分辨率为3.2mm（电子有限公司）和0.8mm RMS的光电阴极和高QE（在某些单位中约25%或更高）均匀双碱光电阴极。LAPPD是中微子实验（如ANNIE、WATCHMAN、DUNE）、粒子对撞机实验（如EIC）、无中微子双β衰变实验（如THEIA）、医学和核不扩散应用中的良好候选者。

2019-09-23nucl-exphysics.ins-detphysics.med-ph

超导单光子纳米线探测器的固有定时抖动和延迟

Intrinsic timing jitter and latency in superconducting single photon nanowire detectors

我们分析了超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的内在定时抖动的起源在探测器响应的延迟，这是由光子探测过程的微观物理的波动。我们表明，在确定的延迟的物理参数的波动引起的内在的定时抖动。我们通过引入内部检测效率的显式时间依赖性来开发延迟的一般描述。通过考虑动态Fano波动与静态空间不均匀性，我们研究了延迟和定时抖动之间的连接的细节。我们开发了一个简单的唯象模型和一个更一般的微观模型的检测器延迟和定时抖动的基础上解决广义的时间相关的金-朗道方程的一维热带几何形状。虽然分析模型是足够的定性解释最近的数据，一般的方法建立了一个定量分析的检测器延迟和内在的定时抖动的基本限制的框架。这些理论上的进展可以用来解释最近的实验测量的结果的检测延迟和定时抖动的光子能量的几皮秒的水平。

2018-08-02physics.ins-det

具备高分辨率计时能力的 RICH 探测器用 HRPPD 光电传感器

HRPPD photosensors for RICH detectors with a high resolution timing capability

本文介绍为 EIC 重新设计的 DC-HRPPD 光电传感器，其基于 MCP，兼具大有效面积、像素直读、低暗计数和 15–20 ps 单光子计时精度，可增强 RICH 探测器的高分辨率计时能力。

2025-05-15hep-exphysics.ins-det