Novel Silicon n-on-p Edgeless Planar Pixel Sensors for the ATLAS upgrade
考虑到LHC向HL-LHC的升级阶段，ATLAS实验计划用全硅系统升级内部探测器。由于其抗辐射性和成本效益，n-on-p硅技术是像素升级的一个有前途的候选者，这允许扩大像素探测器的面积。我们报告在FBK（特伦托，意大利）制造的新型n中p无边缘平面像素传感器的发展，利用“主动边缘”的概念，在设备的外围死区的减少。在讨论了传感器技术和制造工艺后，我们提出了针对不同传感器配置进行的器件模拟（照射前和照射后）。第一个初步结果与生产的测试结构。
2013-02-15 hep-ex physics.ins-det
The Pixel Luminosity Telescope: A detector for luminosity measurement at CMS using silicon pixel sensors
本文介绍了一种用于 CMS 实验的硅像素亮度探测器，通过在 40 MHz 下统计三平面击中事件测量每束团瞬时亮度，并详细报告了其在 LHC Run 2 期间的运行性能及 Run 3 的准备情况。
2023-08-01 hep-ex physics.ins-det
Performance studies of a pixel tracker in the Silicon Detector (SiD) concept for a future linear collider
使用SiD探测器的模拟框架来研究Higgs -> mumu衰变通道，表明可以通过提高带电粒子动量分辨率来实现信号显著性的显著增益。然而，对Z-> mumu衰减通道的更详细的模拟表明，通过增加跟踪器粒度无法实现分辨率的显着提高。相反，使用寿命较长的粒子对缺失/死顶点层进行的探测器稳定性研究显示了轨道分辨率的增加。现有的9.15 cm x 25 μm硅条几何形状被100 x 100微米硅像素取代，将次级顶点分辨率提高了100倍。通过使用密集射流对高度准直事件进行的研究表明，动量分辨率可以提高2倍，大大提高了信号的重要性，但需要将像素大小减小到25微米。将跟踪器粒度从9.15 cm条带升级到微米尺寸的像素需要增加传感器通道的数量和复杂性，但在大多数线性对撞机物理学中仅提供小的改进。
2011-04-23 hep-ex physics.ins-det
Silicon Avalanche Pixel Sensor for High Precision Tracking
提出了一种创新的位置敏感像素化传感器的开发，以高精度检测和测量电离粒子的坐标。硅雪崩像素传感器（APiX）基于雪崩像素的垂直集成，雪崩像素成对连接，以全数字模式同时工作，芯片上嵌入了处理电子器件。APiX传感器满足了在大占用情况下需要高空间分辨率的跟踪系统中最大限度地减少材料预算和相关多重散射效应的需求。新传感器的预期操作特性：低噪声、低功耗和合适的辐射耐受性。APiX器件提供关于撞击带电粒子坐标位置的片上数字信息，并且可以被视为像素化阵列的模块化系统的构建块，实现稀疏化读出。技术挑战是CMOS工艺下器件的3D集成和处理电子器件的集成。
2013-11-30 hep-ex physics.ins-det
First Annealing Studies of Irradiated Silicon Sensors with Modified ATLAS Pixel Implantations
在多特蒙德设计了基于IBL像素传感器的具有修改的n $^+$注入形状的平面硅像素传感器。像素尺寸为$250\,μ$ m $\times$ $50\,μ$ m的传感器采用n $^+$ -in-n传感器技术制造。电荷收集效率应该随着由不同的n $^+$注入形状产生的电场强度最大值而提高。因此，可以在较低的偏置电压下实现较高的粒子探测效率。将修改的像素设计和IBL标准设计放置在一个传感器上以测试和比较设计。该传感器可以通过FE-I4读出芯片读出。在iWoRiD 2018上，分别在不同的设施上对质子和中子辐照的传感器进行了测量，并显示出不一致的结果。照射过程中的意外退火被认为是两个中子照射传感器的命中检测效率的观察到的差异的解释。这一假设将在这项工作中进行检查和确认，提出了第一次退火研究的传感器照射中子在卢布尔雅那。
2019-10-09 hep-ex physics.ins-det
High-Precision 4D Tracking with Large Pixels using Thin Resistive Silicon Detectors
具有电阻读出的硅传感器的基本操作原理是内置的电荷共享。电阻硅探测器（RSD，也称为AC-LGAD）利用撞击点周围电极上的信号，即使在像素非常大的情况下也能实现出色的空间和时间分辨率。在本文中，一个TCT系统，使用1064 nm皮秒激光器的特征传感器从第二RSD生产在布鲁诺凯斯勒基金会。本文首先介绍了在RSD中确定位置和时间坐标的误差的参数化，然后概述了重建方法，最后给出了结果。分析中使用了三种不同的像素尺寸：200 x 340、450 x 450和1300 x 1300微米^[2]。当增益为30时，450 x 450微米^2像素的时间抖动为20 ps，空间分辨率为15微米，而1300 x 1300微米^2像素的时间抖动为30 ps，空间分辨率为30微米。十字形电极的实现显著地改善了像素表面上的响应均匀性。
2022-11-24 hep-ex physics.ins-det
Development of Integration-Type Silicon-On-Insulator Monolithic Pixel Detectors by Using a Float Zone Silicon
在本文中，我们描述了单片像素探测器的发展，通过使用硅绝缘体（SOI）技术的X射线和带电粒子的应用。探测器基于0.2 μ mCMOS全耗尽SOI工艺（Lapis Semiconductor Co.，有限公司）。SOI晶片由用于传感的厚的高电阻率衬底和用于CMOS电路的薄的低电阻率Si层组成。我们开发了集成型SOI像素探测器INTPIX 4，主要用于X射线成像;它由浮区（FZ）或直拉（Cz）硅片制成。自2005年以来，Cz SOI探测器首次使用。2011年后，FZ SOI探测器成功制造。本文叙述了用FZ硅制作SOI单片像素探测器的最新进展和测试结果，并与用CZ硅制作的结果进行了比较。
2018-04-10 physics.ins-det
Initial performance assessment and calibration techniques of the production monolithic silicon pixel detector ASIC for the detection of electromagnetic showers of TeV energy in the FASER experiment at the LHC
FASER 实验开发了 W-Si 预簇射探测器以区分 TeV 量级紧密光子对，对基于 130 nm SiGe BiCMOS 技术的生产型单片硅像素 ASIC 的测试表明其核心组件运行正常，并提出了两种利用 ADC 值重建电荷的校准方法。
2024-09-26 hep-ex physics.ins-det
First study of small-cell 3D Silicon Pixel Detectors for the High Luminosity LHC
介绍了在IMB-CNM使用双面n-on-p 3D技术制造的单元尺寸为50 μm x 50 μm的3D像素传感器的研究。将传感器凸点键合到ROC 4SENS读出芯片。第一次在这样一个小间距的混合组装，在5.6 GeV电子的测试束的电离辐射的传感器响应进行了研究。非辐照传感器的结果，包括效率，电荷共享，信号噪声，和分辨率为不同的入射角。
2018-06-04 hep-ex physics.ins-det
Silicon Photomultipliers for High Energy Physics Detectors
本文综述了工作在盖革模式下的多像素硅基雪崩光电二极管，也称为硅光电倍增器（SiPM）的发展现状。特别强调了这种类型的光传感器在高能物理探测器中的应用。
2011-09-22 hep-ex physics.ins-det
How and why silicon sensors are becoming more and more intelligent?
本文介绍了硅探测器的历史演变，从简单的条配置的混合像素探测器的高能物理应用。这一发展对于在LHC的高速率和高密度环境中保持必要的物理性能至关重要。像素探测器的重要性和他们的发展，为未来的项目和其他领域也进行了说明。
2015-06-16 hep-ex physics.ins-det
Observation, modeling, and temperature dependence of doubly peaked electric fields in irradiated silicon pixel sensors
我们表明，双峰电场是必要的，以描述掠角电荷收集测量的辐照硅像素传感器。基于两个电荷状态相反的缺陷能级和载流子的俘获的辐照硅模型可以被调整，以产生在0.5 × 10 ^{14} Neq/cm ^2至5.9 × 10 ^{14} Neq/cm ^2的通量范围内测量的电荷收集分布的良好描述。该模型正确地预测了温度从-10 ℃变化到-25 ℃时曲线的变化。所测量的电荷收集分布与基于均匀有效掺杂密度的通常描述所预测的线性变化的电场不一致。这一观察结果对使用有效掺杂密度来表征辐照硅的做法提出了质疑。
2006-01-05 hep-ex physics.ins-det
A double junction model of irradiated silicon pixel sensors for LHC
在本文中，我们讨论了在辐照硅像素传感器的电荷收集的测量和详细的模拟比较。模拟实现了一个模型的辐射损伤，包括两个缺陷的水平与相反的电荷状态和捕获的载流子。建模证明，由两个缺陷水平产生的双峰电场是必要的，以描述的数据，并排除基于受体缺陷均匀分布在整个传感器块的描述。此外，通过比较在几个注量和偏置电压下的测量和模拟分布，建立了陷阱浓度对注量的依赖关系。
2005-06-30 hep-ex physics.ins-det
Optimization of various isolation techniques to develop low noise, radiation hard double-sided silicon strip detectors for the CBM Silicon Tracking System
本文报道了双面硅微条探测器（DSSD）的设计优化，以减少等效噪声电荷（ENC），并最大限度地提高击穿电压和电荷收集效率。各种隔离技术进行了探讨，并进行了详细的比较研究，以优化检测器的性能。为了评价硅探测器的性能，已包括辐射损伤模型。在五年的预期CBM运行期间，预计中子注量为每年2 × 10 ^{13} n_{eq} cm $^{-2}$，中间阶段为热维护、冷维护和停堆。已经进行了瞬态模拟，以估计辐照探测器的电荷收集性能和模拟已与实验数据进行了验证。
2012-11-27 hep-ex physics.ins-det
Performance of Ultra-Fast Silicon Detectors
低增益雪崩探测器的发展为制造比传统传感器信号更大的硅探测器提供了可能。在本文中，我们探讨了低增益雪崩探测器的定时性能，特别是我们证明了获得时间分辨率小于20皮秒的超快硅探测器的可能性。
2013-12-05 hep-ex physics.ins-det
Comparison of Silvaco and Synopsys TCAD Predictions Including the Perugia Radiation Damage Model in Silicon Pixel Detectors for the HL-LHC
University of Perugia（佩鲁贾大学）
研究比较了Silvaco和Synopsys TCAD在包含Perugia辐射损伤模型下的预测，评估辐射对硅像素探测器中电荷收集性能、漏电流和击穿电压的影响，以优化运行条件和跟踪算法的鲁棒性。
2026-08-21 hep-ex physics.ins-det
Test of a fine pitch SOI pixel detector with laser beam
采用SOI（silicon on insulator）技术研制了一种19 × 19 μ m的硅像素探测器，并在红外激光脉冲照射下进行了测试。作为粒子束测试的一种替代方法，激光脉冲被调谐到非常短的持续时间和小的横向轮廓，以模拟硅中的MIP（最小电离粒子）的轨迹。击中集群的大小进行了测量，通过SOI检测器垂直于其表面传播的聚焦激光脉冲和大部分的感应电荷被发现收集在种子像素。首次测量了SOI探测器的信号幅度与外加偏压的关系，加深了对其耗尽特性的理解。
2015-04-15 hep-ex physics.ins-det
Proposal and demonstration of germanium-on-silicon lock-in pixels for indirect time-of-flight based three-dimensional sensing
我们提出了使用硅上锗技术的间接飞行时间为基础的三维传感，并展示了一种新的锁定像素具有高量子效率和大的频率带宽。与硅像素相比，硅基锗像素在GHz频率范围内同时保持高量子效率和高解调对比度，这使得在室内和室外场景中始终具有出色的深度精度。物理模型，数值模拟，器件制造和表征，系统性能比较，激光安全性分析。我们的工作为高性能飞行时间测距仪和成像仪铺平了新的道路，并可能采用在硅像素操作窗口之外的更长近红外波长下操作的激光器。
2020-06-15 physics.ins-det
100ps time resolution with thin silicon pixel detectors and a SiGe HBT amplifier
研制了一种100 μ m厚的硅探测器，读出板面积为1 mm ~ 2，时间分辨率为亚纳秒级。耦合到一个专门开发的基于SiGe HBT技术的放大器，该探测器的特点是在H8光束线在欧洲核子研究中心SPS。用最少的电离粒子测量了硅探测器的时间分辨率，达到（106 ± 1）ps。
2015-11-13 physics.ins-det
Improving the Spatial Resolution of Silicon Pixel Detectors through Sub-pixel Cross-coupling
我们提出了一个概念，以提高硅像素探测器的空间分辨率，通过子像素交叉耦合，它引入了像素之间的定向电荷共享的实施。电荷收集电极被分割成子像素，并且每个子像素耦合到相邻像素的最近子像素。针对具有$50 μm \times 50 μm$像素和AC耦合子像素的模型传感器设计来评估这种耦合模式。一阶SPICE模拟，以确定可行的耦合强度，并评估对电荷收集效率的影响。耦合强度对空间分辨率的影响进行了研究，考虑到电荷云的演变，能量损失离散，电子噪声，和电荷检测阈值的专用模拟。使用简化的假设，例如垂直轨道和电荷收集电极之间没有间隙，与标准平面像素布局相比，获得了高达约$30\%$的空间分辨率的改进。
2020-07-23 physics.ins-det
Signal height in silicon pixel detectors irradiated with pions and protons
像素探测器用于大型强子对撞机（LHC）多用途实验的最里面部分，因此暴露在电离辐射的最高通量下，这部分探测器主要由带电π介子组成。探测器的辐射硬度已经过彻底测试，达到了LHC预期的能量密度。在大型强子对撞机升级的情况下，注量将高得多，目前还不清楚目前的像素技术可以使用哪些半径。为了建立这样的限制，一个CMS像素读出芯片（PSI46V2.1）大小的像素传感器已经被凸点键合，并在PSI下用高达6 E14 Neq/cm ^2的正π介子和高达5E 15 Neq/cm ^2的质子进行辐照。传感器取自CMS桶像素检测器的生产晶片。他们使用n型DOFZ材料，电阻约为3.7kOhm cm，n侧读出。由于硅传感器的性能受到捕获的限制，因此研究了对Sr-90源的响应。高能β粒子代表了最小电离粒子的良好近似。偏置依赖性的信号在很宽的能量密度范围内。
2009-01-22 hep-ex physics.ins-det
Time Resolution Studies with Timepix3 Assemblies with Thin Silicon Pixel Sensors
Timepix3是一款用于混合像素探测器的多用途读出ASIC。它可以通过采用到达时间（ToA）和超阈值时间（ToT）技术同时测量时间和能量。这两种方法都受到时间漫步的系统性影响。本文提出了一种逐像素标定时间响应的方法。组件的Timepix3 ASIC凸点键合到薄的平面硅像素传感器的不同厚度之间的50微米和150微米的校准和粒子束的特征。对于最小的电离粒子，时间分辨率低至0.72 $\pm$ 0.04纳秒。
2019-03-10 physics.ins-det
Readout electronics of silicon detectors used in space cosmic-ray charges measurement
介绍了一种用于空间宇宙线电荷测量的多通道硅探测器读出电子学及其性能测试结果。该方法采用IDEAS公司的64通道电荷敏感ASIC（VA140）。该系统具有低功耗、低噪声、大动态范围、高集成度等特点，可用于未来基于硅探测器的粒子探测实验。
2013-07-11 hep-ex physics.ins-det
CLICTD: A monolithic HR-CMOS sensor chip for the CLIC silicon tracker
CLIC Tracker Detector（CLICTD）是一款单片像素化传感器芯片，采用$180$ nm成像CMOS工艺，构建在高电阻率外延层上。在CLIC跟踪检测器研究的背景下设计的芯片包括${16\times128}$伸长像素的矩阵，每个像素测量${300\times30}$ $μ$ m $^2$。为了确保及时收集电荷，每个细长像素被分割成八个子像素，每个子像素包含一个收集二极管和一个单独的模拟前端。在像素上数字逻辑中执行具有$10$ ns时间仓的同时$8$位时间测量和具有可编程范围的$5$位能量测量。的主要设计方面，以及从实验室测量与CLICTD芯片的第一个结果。
2020-04-06 hep-ex physics.ins-det
Operation and calibration of the Silicon Drift Detectors of the ALICE experiment during the 2008 cosmic ray data taking period
将介绍ALICE实验硅漂移探测器在2008年宇宙射线运行期间的校准和性能。特别是监测运行参数（基线，噪声，漂移速度）的程序进行了详细说明。还测定了其他相关参数（SOP延迟、时间零点、电荷校准）。
2010-01-18 hep-ex physics.ins-det
Investigations of Charge Collection and Signal Timing in a multi-pixel Silicon Drift Detector
本研究利用激光系统对7像素TRISTAN硅漂移探测器原型进行表征，揭示了电荷收集与信号定时同探测器几何结构的关系，为KATRIN实验搜寻keV尺度惰性中微子提供探测器响应基础。
2025-06-26 hep-ex physics.ins-det
Study of Silicon Pixel Sensors for Synchrotron Radiation Detection
混合像元单光子计数探测器已成功应用于同步辐射X射线探测中。本文研究了工作在全耗尽模式下的用于单光子探测的硅像素传感器。像素传感器制作在4英寸、N型、320μm厚的高电阻率硅晶片上。像素传感器具有p+-in-n结构，其具有变化的像素尺寸和间隙尺寸，包括保护环结构。之后，像素传感器被引线键合到ASIC电路上，并在同步加速器光束线（BSRF，1 W2 B）中测试X射线响应性能。通过S曲线扫描，我们可以得到能量分辨率和输入能量与等效发生器幅度之间的线性关系。我们制作的像素传感器具有良好的能量线性和高计数率取决于ASIC读出电路。我们通过引线键合获得了10 keV光子能量以上20%的能量分辨率。为了减小杂散电容，采用铟球键合传感器可以提高能量分辨率。
2015-04-15 physics.ins-det
Development of a Test System for Data Links of the ATLAS Inner Tracker (ITk) Upgrade Silicon Pixel Detector
针对ATLAS ITk升级的约2.6万条1.28Gb/s高速电链路，本文开发基于FPGA的DAQ测试系统，支持64通道并行BER测试与虚拟眼图，并通过校准及原型、预生产组件测试验证其链路质量认证能力。
2025-03-14 hep-ex physics.ins-det
Naturally occurring $^{32}$Si and low-background silicon dark matter detectors
天然存在的放射性同位素$^{32}$ Si代表了未来暗物质直接探测实验的潜在限制背景。我们调查来源的$^{32}$硅和载体，它来驻留在用于制造辐射探测器的硅晶体。我们推断，商业单晶硅中的$^{32}$ Si浓度可能是可变的，取决于硅"矿石"来源的特定地质和水文历史以及硅精炼过程的细节。硅生产行业规模庞大，通过精炼步骤高度细分，并且在最终产品类型方面具有多方面性，由此我们得出结论，生产$^{32}$ Si减轻的晶体需要有针对性的硅材料选择和专用的通过晶体生产工艺的精炼。我们审查源材料的选择，包括石英从地下来源和硅同位素减少$^{32}$硅的选择。为了定量评估金属硅和前体材料中的$^{32}$ Si含量，我们提出了采用化学处理和辐射测量的分析方法。最终，生产低水平$^{32}$ Si的硅探测器似乎是可行的，尽管需要大量的分析方法开发来验证这一声明，从而在实际受控的硅探测器生产周期中实现质量保证计划。
2018-02-19 hep-ex physics.ins-det
Novel Silicon n-in-p Pixel Sensors for the future ATLAS Upgrades
鉴于LHC升级到HL-LHC的阶段，ATLAS实验计划用全硅系统升级内部探测器。n-in-p硅技术是像素升级的一个有前途的候选者，这要归功于它的辐射硬度和成本效益，这允许扩大像素探测器的面积。我们提出了新的n-in-p平面像素传感器的特性和性能，由CiS（德国）通过凸点键合连接到ATLAS读出芯片FE-I3。这些结果是在10^16 1-MeV n_eq/cm ^2能量密度辐照前后获得的，证明了这种传感器在HL-LHC像素系统所预见的恶劣辐射环境中的可操作性。我们还概述了新的像素生产，这是正在进行的CiS的传感器兼容新的ATLAS读出芯片FE-I4。
2012-05-23 physics.ins-det
Time resolution of silicon pixel sensors
我们推导出表达式的硅探测器的时间分辨率，使用朗道理论和PAI模型描述的电荷沉积的高能粒子。首先，我们使用的质心时间的诱导信号，并推导出解析表达式的三个组件有助于时间分辨率，即电荷沉积波动，噪声和波动的信号形状由于加权场的变化。然后，我们推导出表达式的时间分辨率，使用前沿歧视的信号为各种电子整形时间。文中还讨论了具有内增益的硅探测器的时间分辨率。
2019-06-25 physics.ins-det
4-Dimensional Tracking with Ultra-Fast Silicon Detectors
粒子探测器的发展一直在推动技术极限，以便为所有科学领域的研究人员提供使能技术。一个典型的例子是硅探测器的发展，从30年前的几个通道的系统，到目前在所有主要粒子物理实验中用于跟踪带电粒子的数千万个独立像素。如今，硅探测器不仅在研究实验室中无处不在，而且几乎在每一个高科技设备中，从便携式电话到医院。在这方面的贡献，我们提出了一个新的方向，在硅探测器的电荷粒子跟踪的演变，即包含非常准确的定时信息。通过在检测器响应中包括受控的低增益来实现本硅检测器范例的这种增强，从而充分地增加检测器输出信号以使得定时测量成为可能。在简要概述了这种新技术的优势后，我们提出了传感器和读出电子设备为了实现4维跟踪而需要满足的必要条件。在最后一节中，我们提出了实验结果，证明了我们的研究路径的有效性。
2017-07-03 hep-ex physics.ins-det
Belle II Silicon Vertex Detector
在日本SuperKEKB对撞机上进行的Belle II实验旨在间接探索新的物理学，使用的数据大约是其前身的50倍。准确确定亚原子粒子的衰变点位置，如美丽和魅力强子，以及低动量带电粒子的精确测量将在这一追求中发挥关键作用。这些将通过内部跟踪设备来实现，该内部跟踪设备包括基于双面微带传感器的两层像素化硅检测器和四层硅顶点检测器。我们在这里描述的设计，原型和建设工作的美女-II硅顶点探测器。
2016-04-06 hep-ex physics.ins-det
Simulation of DAMPE silicon microstrip detectors in the $\rm Allpix^{2}$ framework
本研究开发了基于 $\ m Allpix^{2}$ 框架的硅微条探测器模拟技术，通过结合 Geant4 粒子输运和电场模拟载流子漂移，并利用 DAMPE 实验数据验证，证明该框架能有效评估探测器性能。
2024-06-03 hep-ex physics.ins-det
Time resolution analysis of detectors based on plastic scintillators coupled to silicon photomultipliers
研究了几种基于硅光电倍增器读出的塑料闪烁器的触发计数器在宇宙射线下的性能。使用数字波形分析测量效率和时间分辨率。所得结果与NICA重离子对撞机多用途探测器（MPD）触发子系统和核加速器（BM@N）重子物质有关。结果表明，计数器具有很高的效率和良好的定时性能。
2019-12-10 hep-ex physics.ins-det
Perspectives for particle identification in ALICE using silicon-based timing detectors
精确计时一直是高能物理实验仪器中的一个重要课题。在本文中，我讨论了在LHC下一代重离子实验中使用硅传感器作为飞行时间探测器的前景。实验的简要概述和预期的颗粒识别性能的初步评估。
2020-10-14 hep-ex physics.ins-det
Tests of silicon sensors for the CMS pixel detector
CMS实验的跟踪系统，目前正在欧洲核子研究中心（瑞士日内瓦）的大型强子对撞机（LHC）建设中，将包括一个硅像素探测器，在其最终配置中提供三个空间测量，用于高能pp碰撞产生的轨道。在本文中，我们提出了在欧洲核子研究中心进行的辐照硅像素传感器的测试束测量的结果。洛伦兹角和电荷收集效率测量两个传感器的设计，并在各种偏置电压。
2003-11-11 physics.ins-det
Characterization measurements of the TRISTAN multi-pixel silicon drift detector
惰性中微子是粒子物理学标准模型的最小扩展。一种基于实验室的方法来寻找这种粒子是通过氚β衰变，其中无菌中微子会导致类似扭结的光谱失真。Karlsruhe氚中微子（KATRIN）实验扩展了多像素硅漂移探测器系统，有可能在实验室实验中对keV级无菌中微子达到前所未有的灵敏度。新的检测器系统结合了良好的光谱性能与高速率的能力。在这项工作中，我们报告像素之间的电荷共享的表征和MAC-E过滤器中的47像素原型检测器的调试。
2022-03-22 physics.ins-det
The Importance of Silicon Detectors for the Higgs Boson Discovery and the Study of its Properties
介绍了硅探测器在发现希格斯玻色子中的重要作用。CMS计划在2016年冬季LHC的延长技术停止中取代它。我们目前的结果表明，这种替代将显着增加的样本希格斯玻色子玻色子，将被重建，使这种粒子的精确研究。
2015-06-27 hep-ex physics.ins-det
Integrated cooling channels in position-sensitive silicon detectors
我们提出了一种方法来构建一个集成的冷却电路的位置敏感的硅探测器。对样品的测试表明，非常适度的液体流非常有效地冷却器件，直到功率耗散超过10 W/cm $^2$。发现液体流动对机械性能的影响可以忽略不计。有限元模拟预测的冷却性能的精度约为10%。
2016-05-13 hep-ex physics.ins-det
Beam tests of silicon pixel 3D-sensors developed at SINTEF
为了承受非常高的辐射剂量，正在开发具有3D电极几何形状的硅像素传感器。这类探测器对于诸如高亮度LHC中预期的苛刻辐射环境非常感兴趣，但也用于空间物理和医学应用。本文介绍了SINTEF研制的原型传感器，并给出了在CERN的π介子束中的测试结果。这些测试表明，这些3D传感器在5 V至15 V的偏置电压下表现出预期的全效率。
2018-08-05 physics.ins-det
Intrinsic time resolution of 3D-trench silicon pixels for charged particle detection
在过去的几年中，高分辨率的时间标记已经成为解决粒子对撞机下一代实验探测器中高径迹密度问题的工具。在间距为50 $μ$ m的传感器像素上，低于50 ps的时间分辨率和数十MHz的事件平均重复率是典型的最低要求。这对粒子传感器和处理电子学的发展提出了重要的科学和技术挑战。TIMESPOT倡议（代表时间和空间实时操作跟踪器）旨在开发适用于下一个粒子物理实验的粒子跟踪器的完整原型检测系统。本文介绍了第一批TIMESPOT硅传感器的基础上，一种新的3D MEMS（微机电系统）设计的结果。在这种方法之后，其他正在进行的硅传感器开发的性能已经被匹配和克服，同时使用已知对辐射退化具有鲁棒性的技术。在室温下测量的时间分辨率为20ps的顺序，这也表明在进一步优化前端电子处理阶段后可能的改进。
2020-07-29 hep-ex physics.ins-det
Development of a Neutron Imaging Sensor using INTPIX4-SOI Pixelated Silicon Devices
我们研制了一种基于INTPIX 4-SOI像素化硅器件的中子成像传感器。在几个中子设施上进行中子辐照试验，以研究传感器对中子的响应。对热中子的探测效率约为$1.5$ \%。空间分辨率的上限被评估为$4.1 \pm 0.2 ~μ$ m的线扩展函数的标准偏差。
2020-06-10 physics.ins-det
Performance of Thin Planar \textit{n-on-p} silicon pixels after HL-LHC radiation fluences
大型强子对撞机（LHC）实验之一ATLAS的跟踪探测器将在2024-2026年进行升级，以应对高亮度LHC（HL-LHC）具有挑战性的环境条件。LPNHE与FBK和INFN合作，生产了130 μ m厚的$μ$硅像素传感器，该传感器可以承受HL- LHC预期的大粒子注量，同时以优异的命中效率高速率传输数据。这种传感器进行了测试之前和之后的照射在欧洲粒子物理研究所和DESY的束流，和它们的性能本文介绍。束流测试数据表明，这些探测器适用于未来ATLAS跟踪器中预见的平面传感器的所有层：对于注量$Φ\lesssim 7\times10^{15}\rm{n_{eq}/cm^2}$，命中效率大于97\%，并且模块功耗在规定的限制内。在注量为$Φ= 1.3\times10^{16}\rm{n_{eq}/cm^2}$时，命中效率仍高达88%，电荷收集效率约为30%.
2019-09-05 hep-ex physics.ins-det
Simulation of radiation damage effect on silicon detectors using RASER
本研究利用RASER模拟辐射对硅探测器的影响，通过HPTM模型预测其在长期高能物理实验中的电荷收集效率保持能力。
2025-04-29 hep-ex physics.ins-det
The CMS Phase-1 Pixel Detector Upgrade
CERN LHC的CMS探测器以硅像素探测器作为其最内层的子探测器。在2016/2017年LHC延长的年终技术停止中，原有的CMS像素探测器已被升级的像素系统（CMS Phase-1像素探测器）取代。升级后的CMS像素探测器旨在应对LHC在2013-2014年第一次长时间关闭期间升级加速器后实现的更高瞬时亮度。与原来的像素探测器相比，升级后的探测器具有更好的跟踪性能和更低的质量，每侧有四个桶层和三个端盖盘，以提供高达2.5的伪快度绝对值的命中覆盖。本文介绍了CMS Phase-1像素探测器的设计和构造，以及它在碰撞数据采集中从调试到早期运行的性能。
2020-12-22 hep-ex physics.ins-det
Signal and noise of Diamond Pixel Detectors at High Radiation Fluences
CVD金刚石由于其大的带隙和强的晶格结构而具有很强的抗辐射性，是LHC顶点探测器的一种有吸引力的材料选择。特别地，在相互作用点附近操作的像素检测器受益于金刚石的微小漏电流和小像素电容，从而与硅相比具有低噪声系数。另一方面，来自穿越高能粒子的电荷信号在金刚石中比在硅中小约2.2倍。因此，在超过10 $^{15}$ n $_{eq}$ cm $^{-2}$的注量下，与硅相比，定量测定金刚石的信噪比（S/N）是重要的，这是LHC升级所期望的。基于对辐照金刚石传感器的测量和FE-I4像素读出芯片的设计，我们确定了高粒子注量辐照金刚石像素探测器的信号和噪声。为了表征辐射损伤对材料和信号降低的影响，将载流子的平均自由程$λ_{e/h}$的变化确定为辐射通量的函数。我们利用为ATLAS升级开发的FE-I4像素芯片来实际估计预期的噪声系数：给定通量下的预期漏电流来自校准计算，像素电容使用专门开发的芯片（PixCap）测量。我们比较所得的S/N数字与平面硅像素探测器使用公布的电荷损失测量和相同的外推方法，为金刚石。它示出，预期的S/N的金刚石像素探测器与像素间距典型的LHC，超过平面硅像素在超过10 $^{15}$粒子cm $^{-2}$的注量，确切的值仅取决于最大的操作电压假设为辐照硅像素探测器。
2012-08-13 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.ins-det
Modeling of Radiation Damage Effects in Silicon Detectors at High Fluences HL-LHC with Sentaurus TCAD
在这项工作中，我们提出了一个增强的辐射损伤模型的基础上引入深层次的陷阱/复合中心，适合在非常高的注量（例如2.0x10E16 1 MeV当量中子/cm 2）的硅探测器的器件级数值模拟的应用。我们提出的模拟结果和实验数据之间的比较p型衬底结构在不同的操作条件（温度和偏置电压）的注量高达2.2x10E16中子/cm 2。模拟结果和实验测量之间的良好协议，促进应用此建模方案的优化下一个硅探测器在HL-LHC中使用。
2016-11-30 hep-ex physics.ins-det
Characterisation of Gamma-irradiated MCz-Silicon Detectors with a High-$K$ Negative Oxide as Field Insulator
大型强子对撞机（LHC）实验中紧凑型μ子Solenid（CMS）探测器中的跟踪器的高亮度操作要求开发硅基传感器。这涉及到交流耦合到微尺度像素传感器区域的实现，以提供增强的辐射感应漏电流的隔离。本研究的动机是开发具有负氧化物（例如氧化铝- Al $_2$ O $_3$和氧化铪- HfO $_2$）作为场绝缘体的AC像素传感器，所述场绝缘体具有良好的介电强度并提供抗辐射性。采用原子层沉积法（ALD）制备了Al $_2$ O $_3$和HfO $_2$薄膜作为电容耦合介质。基于MOS电容器中使用的介电材料的比较研究表明HfO $_2$是更好的候选材料，因为它对伽马辐照的负电荷积累提供了更高的灵敏度（其中，术语灵敏度定义为平带电压与剂量的变化之比）。此外，对于在高电阻率p型磁性直拉硅（MCz-Si）衬底上处理的传感器观察到空间电荷符号反转，所述衬底用高达1 MGy的剂量的伽马射线照射。高伽马辐照AC耦合像素传感器的像素间电阻值表明，作为场绝缘体的高$K$负氧化物在像素之间提供了良好的电隔离。
2022-11-19 hep-ex physics.ins-det
Physics Performance with the CMS Pixel Detector
LHC实验在第一次运行期间产生的结果中有很大一部分是通过精确的顶点检测器实现的。CMS实验的全硅跟踪检测器使用像素检测器来进行顶点化。该会议报告使用四个物理分析作为示例，其中像素检测器用于重建主要顶点，将事件轨迹与堆积分离，和/或确定位移顶点。
2014-12-17 hep-ex physics.ins-det
Test of UFSD Silicon Detectors for the TOTEM Upgrade Project
本文介绍了一个原型定时探测器的性能，基于50微米厚的超快硅探测器，测量使用180 GeV/c的动量π束的束流测试。研究了时间精度与像素电容和偏置电压的关系。从30 ps到100 ps的定时精度，取决于像素电容，已经在180 V的偏置电压下测量。定时精度也被测量为偏置电压的函数。
2017-02-16 hep-ex physics.ins-det
Simulations of Silicon Radiation Detectors for High Energy Physics Experiments
硅辐射探测器是当前和计划中的高能物理对撞机实验的一个组成部分。这些探测器的模拟对于决定操作配置、进行精确的数据分析和开发未来的探测器是必不可少的。在本白皮书中，我们简要回顾了现有的工具，并讨论了未来需要研究和开发的挑战，以便能够应对大型强子对撞机和未来强子对撞机（如FCC-hh和SPPC）的高亮度运行的可预见的极端辐射环境。
2022-12-29 hep-ex physics.ins-det
DAQ Development for Silicon-On-Insulator Pixel detectors
我们正在使用绝缘体上硅（SOI）技术开发硅像素探测器的DAQ。该数据采集卡由SEABAS（Soi Evaluation BoArd with Sitcp）数据采集卡上的固件和PC机上的软件组成。我们一直致力于开发固件/软件。现在，我们完成了加快读出（~ 90 Hz），并添加了帧速率控制功能。这是我们的高速数据采集系统的开发工作的报告。
2015-07-17 physics.ins-det
Polarimetry of $γ$-Rays Converting to $e^+e^-$ Pairs with Silicon-Pixel-Based Telescopes
本文针对下一代γ射线空间任务有望采用的硅像素探测器望远镜，研究了其用于γ射线转化为正负电子对的偏振测量潜力，证实其在选择效率和有效偏振不对称性上表现优异。
2024-06-27 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
