Lorentz angle measurements in irradiated silicon detectors between 77 K and 300 K
未来的实验将在高辐射环境和高磁场中使用硅探测器。通过将硅冷却到低于180 K的温度，可以提高硅的耐辐射性。在低温下，迁移率增加，这导致洛伦兹力引起的载流子的更大偏转。对于硅探测器的设计和操作，需要很好地了解洛仑兹角。我们目前的测量洛伦兹角之间的77 K和300 K的照射前后与21兆电子伏质子的初级束。
2000-07-18 physics.ins-det
Beam test results of the irradiated Silicon Drift Detector for ALICE
硅漂移探测器将在LHC ALICE实验的ITS中装备六层圆柱形高精度位置敏感探测器中的两层。本文报道了1GeV电子辐照SDD的束流实验结果。本测试旨在验证器械在相当于ALICE运行10年期间预期粒子注量两倍的电子注量下的辐射耐受性。
2005-12-07 physics.ins-det
Defect characterization studies on neutron irradiated boron-doped silicon pad diodes and Low Gain Avalanche Detectors
高能物理探测器，如低增益雪崩探测器（LGAD），将被用作高亮度LHC实验中的快速定时探测器，必须表现出显着的辐射耐受性。因此，辐射对能够实现内部电荷倍增的高度硼掺杂的增益层的影响是特别感兴趣的，因为由于所谓的受主去除效应（ARE），发生有源硼掺杂剂的辐射诱导的失活。在本文中，我们提出了缺陷光谱测量（深能级瞬态光谱和热刺激电流技术）中子辐照的p型硅垫二极管的不同电阻率，以及LGAD辐照通量高达1 × 10^15 neq/cm 2。因此，我们表明，虽然对于硅焊盘二极管用电子，中子或质子照射的缺陷的电子特性和缺陷引入率的测定是直接的，DLTS和TSC测量LGAD的增益层的影响强烈影响。它示出的增益层的电容的可测量性示出了强烈的频率和温度依赖性，导致电容下降DLTS和不可靠的测量结果。利用TSC，可以非常好地观察到LGAD中形成的缺陷，并将其与硅焊盘二极管中形成的缺陷进行比较。然而，将缺陷精确分配到增益层或体区域仍然具有挑战性，并且LGAD的电荷放大效应影响缺陷浓度的精确确定。此外，我们将证明，根据TSC测量条件的缺陷引起的残余内部电场建立在照射LGAD的影响从缺陷状态发射的载流子的电流信号。
2022-09-15 physics.ins-det
10 ps timing with highly irradiated 3D trench silicon pixel sensors
在本文中，三维沟槽硅像素传感器的光束测试表征活动的结果。在10 ps的顺序的时间分辨率进行了测量，为非辐照和辐照传感器高达$2.5 \cdot 10^{16}\,1\,MeV\, n_{eq}\,cm^{-2}$的注量。这一特性和接近$99\%$的探测效率使该传感器成为高能物理实验中4D跟踪探测器的最佳候选者之一。
2022-11-08 hep-ex physics.ins-det
Study of the Radiation Hardness of Irradiated AToM Front-End Chips of the BaBar Silicon Vertex Tracker
用60Co源的光子和0.9GeV电子辐照BaBar硅顶点跟踪器的AToM芯片，研究了其抗辐照强度。放大器噪声的增加和增益的降低被测量为所施加的容性负载和吸收剂量的函数。采用不同的束流强度，研究了不同剂量率对AToM辐射损伤的影响。芯片的数字功能已经测试了高达5.5兆拉德的60 Co光子和9兆拉德的0.9 GeV电子的剂量。此外，在用电子的测试中已经观察到被照射通道的基座移位，但在用光子的照射中不存在。这种效应定性地再现了自2002年以来在安装的BaBar Silicon Vertex Tracker的前端电子设备中观察到的行为。在对芯片布局进行了一些调查之后，这种特殊的行为可能与AToM的一个明确识别的组件中的辐射损伤有关。辐射测试的结果，并用于推断安装的探测器在未来几年的性能和寿命。
2004-11-22 physics.ins-det
Study of Bulk Damage of High Dose Gamma Irradiated p-type Silicon Diodes with Various Resistivities
本文针对三种不同初始电阻率的n⁺-in-p硅二极管，结合Geant4模拟与IV、CV测量，研究0.50–8.28 MGy γ辐照后的体损伤规律。
2023-09-28 physics.ins-det
The effects of intra-detector Compton scatter on zero-frequency DQE for photon-counting CT using edge-on-irradiated silicon detectors
背景：边缘照射硅探测器目前正在研究用于光子计数CT应用。硅的低原子序数导致大量的入射光子在检测器中被康普顿散射，从而沉积它们的能量的一部分并且可能被多次计数。虽然康普顿散射的物理学是建立良好的，康普顿相互作用的影响，在检测器上的图像质量的边缘上照射的硅探测器仍然没有得到彻底的研究。目的：研究和解释康普顿散射对采用边缘照射硅探测器的光子计数CT的零频DQE的影响。研究方法：我们扩展了现有的Monte Carlo模型的边缘照射硅探测器开发投影和图像域的性能指标，纯密度和纯光谱成像任务。我们表明，探测器的最低能量阈值可以作为一个有效的初级计数和康普顿散射引起的串扰的抑制剂。我们研究的功能的最低阈值能量的发展指标。结果：密度成像性能作为投影和图像域中最低阈值的函数单调下降。光谱成像性能在0和10 keV之间有一个平台，此后单调下降，在投影和图像域。结论：康普顿相互作用对边缘辐照硅探测器的密度成像性能有重要贡献。与所研究的探测器拓扑结构，计数初级康普顿相互作用的好处超过在所有较低的阈值能量的多个计数的惩罚。康普顿相互作用也有助于显着的光谱成像性能的测量能量超过10千电子伏。
2022-06-08 physics.ins-det physics.med-ph
Characterization of irradiated RD53A pixel modules with passive CMOS sensors
我们正在研究使用CMOS代工厂制造硅探测器的可行性，无论是像素和大面积条形传感器。多层布线的可用性将提供优化传感器几何形状和性能的自由度，其中多晶硅层中的偏置结构和MIM电容器允许AC耦合。LFoundry最近采用150 $\,$ nm CMOS工艺完成了条带测试结构和RD 53 A兼容像素传感器的原型生产。本文将集中在辐照和非辐照像素模块，由CMOS无源传感器互连到RD53A芯片的表征。传感器被设计成在DC耦合器件的情况下具有$25\times100\,μ\mathrm{m}^2$的像素单元，并且在AC耦合器件的情况下具有$50\times50\,μ\mathrm{m}^2$的像素单元。他们的性能方面的电荷收集，位置分辨率和命中效率进行了研究，在实验室中进行的测量和束流测试。对带有LFoundry硅传感器的RD 53 A模块进行辐照，辐照通量高达$1.0\times10^{16}\,\frac{\mathrm{n}_\mathrm{eq}}{\mathrm{cm}^2}$。
2022-03-21 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
Characteristics of Non-Irradiated and Irradiated Double SOI Integration Type Sensor
我们正在开发基于0.2 $μ$ m全耗尽绝缘体上硅（SOI）技术的单片像素传感器，用于HEP实验应用。总电离剂量（TID）效应是高能物理实验在硬辐射环境中应用的主要问题。为了补偿TID损伤，我们引入了一种双SOI结构，它具有一个中间硅层（SOI 2层）。研究了集成型双SOI传感器的$\mathrm{^{60}Co}~γ$引起的TID损伤的恢复及其它特性。当我们对SOI 2层施加负电压时，经100 kGy辐照的双SOI传感器显示出与未辐照传感器类似的对IR激光的响应。我们的结论是，双SOI传感器是辐射硬，足以用于在恶劣的辐射环境，如贝尔II或ILC的HEP实验。
2015-07-20 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
Charge Collection Efficiency Simulations of Irradiated Silicon Strip Detectors
在CERN世界上最大的粒子物理加速器LHC计划进行的高亮度升级期间，安装在CMS实验顶点和跟踪部分的位置敏感硅探测器将面临比现有系统设计更强的辐射环境。因此，为了将跟踪器升级到所需的性能水平，已经进行了全面的测量和模拟研究。通过监测辐照硅探测器的电荷收集效率（CCE），可以获得辐照硅探测器性能的基本信息。从CCE随注量的演变，可以直接观察辐射感生缺陷对探测器收集通过穿越最小电离粒子（mip）产生的载流子的能力的影响。本文给出了辐照硅条探测器条间CCE和CCE损耗的数值模拟。基于Synopsys Sentaurus TCAD框架的模拟在辐照之前和之后针对n-on-p传感器进行高达$1.5\times10^{15}$ $\textrm{n}_{\textrm{eq}}$ cm $^{-2}$的注量。质子辐照模拟采用二能级和非均匀三能级缺陷模型，中子辐照模拟采用二能级模型。的结果一起提出的测量条探测器照射不同的粒子和注量，并显示出相当大的一致性CCE及其位置依赖性。
2014-11-25 hep-ex physics.ins-det
Influence of radiation damage on the absorption of near-infrared light in silicon
测量了波长在0 ~ $~$ cm $~μ$之间的光在硅中的吸收长度$~$。结果表明，由于辐照引起的缺陷，$λ_{abs}$随注量的增加而减小。本文给出了室温下$λ_{abs}$的辐射感生变化随波长和中子当量注量的唯象参数。$λ_{abs}$随辐照减少的观察结果通过对辐照硅条探测器的边缘TCT测量得到证实。利用测得的$λ_{abs}$的波长依赖性，确定了硅带隙随注量的变化。
2020-04-20 physics.ins-det
Performance Characteristics of Mixed Irradiated n-MCz Thin Silicon Microstrip Detector for the HL-LHC Experiments
在CERN RD 50合作中，MCz Si被确定为高光度对撞机实验中使用的探测器的最佳材料。p中n硅探测器是极限辐射硬探测器，可用于2026年新紧凑型μ子螺线管跟踪器探测器的第2阶段升级计划。n或p-MCz Si材料的选择取决于这些检测器相对于n或p-FZSi检测器的高电荷收集效率性能。为了设计、开发和优化下一代高能物理实验中的先进探测器，需要发展n，p-MCz硅的体辐射损伤模型。通过对n-MCz Si PAD探测器的全耗尽电压和漏电流实验数据与Shockley-Read-Hall复合统计结果的比较，提出了n-MCz Si的四能级深陷阱混合辐照模型（E_5，CiO_1，E（30 K），H（152 K））。考虑到全耗尽电压和漏电流的辐射损伤混合辐照模型的预测不确定性，这是由于混合辐照n-MCz Si垫探测器的实验测量的宏观结果的不确定性。一个非常好的协议，观察到在实验和SRH的结果上的全耗尽电压和漏电流。利用该模型外推了薄n-MCz硅微带探测器在不同混合（质子+中子）高注量辐照下的全耗尽电压值
2021-03-03 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
Radiation damage studies of silicon photomultipliers for the CMS MIP Timing Detector
University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Nuclear Research（核物理研究所）
研究不同单元尺寸的Hamamatsu SiPM在反应堆中子辐照后的性能变化，分析击穿电压、信号幅度、暗电流和噪声等参数。
2026-06-08 physics.ins-det
Performance of neutron-irradiated 4H-Silicon Carbide diodes subjected to Alpha radiation
4 H-SiC（4 H-silicon-carbide）独特的电学和材料性能使其成为高速率粒子探测器的候选材料。与普遍使用的硅（Si）相比，4 H-SiC提供更高的载流子饱和速度和更大的击穿电压，从而实现高的本征时间分辨率并减轻堆积效应。此外，随着辐射硬度要求越来越高，4 H-SiC等宽带隙材料可以提供更好的性能。在这项工作中，50微米厚的4 H-SiC p-in-n平面垫传感器的探测器性能在室温下进行了研究，使用241 Am α源，反向偏压高达1100 V。为了量化4 H-SiC的辐射硬度特性，研究中包括了接受中子辐照的样品，中子通量高达1 e16/cm^2。所获得的结果进行了比较，以前进行的UV-TCT研究。样品表现出的电荷收集效率（CCE）的下降，随着照射能量密度的增加，部分补偿在高反向偏置电压远高于完全耗尽电压。根据未辐照参考探测器的α粒子穿透体积的耗尽，观察到收集的电荷的平台。对于中子辐照的样品，这样的平台只有在较高的反向偏压下才变得明显。对于最高的研究通量，CCE的行为几乎与反向偏置增加线性。与UV-TCT测量相比，耗尽覆盖全部能量沉积的敏感体积所需的反向偏压较低，这是由于α粒子的穿透深度小。在最高反向偏压下，测得的CCE值与早期的UV-TCT研究一致，差异在1%和5%之间。
2022-12-09 physics.ins-det
Simulation of Heavily Irradiated Silicon Pixel Sensors and Comparison with Test Beam Measurements
电荷收集测量进行严重照射的p-喷雾DOFZ像素传感器与掠射角强子束提供了一个灵敏的测定内的检测器的电场。的数据进行了比较与一个完整的电荷传输模拟的传感器，其中包括信号捕获和电荷感应效应。线性变化的电场的基础上，一个恒定的类型反转的有效掺杂密度的标准图片是不一致的数据。在ISE TCAD软件中实现的双阱双结模型可以被调整以产生双峰电场，其合理地描述了数据。模拟的磁场与先前基于瞬态电流技术的测定略有不同。该模型还可以解释数据中观察到的电荷捕获水平。
2005-05-04 hep-ex physics.ins-det
Gain Recovery in Heavily Irradiated Low Gain Avalanche Detectors by High Temperature Annealing
本文研究中子辐照LGAD的高温退火，发现约350°C退火可显著恢复V_gl并使有效受主去除常数降低约4倍。
2023-03-20 hep-ex physics.ins-det
Characterisation of Medipix3 Silicon Detectors in a Charged-Particle Beam
Medipix3 ASIC主要设计用于X射线成像应用，但也可用于带电粒子跟踪。在这项工作中，从欧洲核子研究中心SPS与辐照和非辐照传感器的光束测试的结果，并示出与模拟一致，证明了Medipix3 ASIC作为表征像素传感器的工具的适用性。
2016-01-12 physics.ins-det
Type inversion in irradiated silicon: a half truth
电荷收集测量上进行了严重照射的p-喷雾dofz像素传感器与掠射角强子束提供了一个灵敏的测定内的检测器的电场。的数据进行了比较与一个完整的电荷传输模拟的传感器，其中包括信号捕获和电荷感应效应。线性变化的电场的基础上，一个恒定的类型反转的有效掺杂密度的标准图片是不一致的数据。在ISE TCAD软件中实现的双阱双结模型可以被调整以产生双峰电场，其在两个不同的注量下合理地描述数据。模拟的磁场与先前基于瞬态电流技术的测定略有不同。该模型还可以解释在数据中观察到的信号捕获水平。
2004-09-13 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
Analytical Modeling and TCAD simulation of n-Fz Double Sided Si Microstrip Detector Equipped with WGR irradiated by Protons for the R3B Experiment
该研究通过SRH/CCE建模、Silvaco ATLAS TCAD与SPICE模拟，评估质子辐照下n-Fz双面硅微条探测器的性能，并为R3B升级提出200 μm、带450 μm宽保护环的抗辐照设计。
2025-03-18 hep-ex physics.ins-det
Testbeam results of irradiated SiGe BiCMOS monolithic silicon pixel detector without internal gain layer
本研究对MONOLITH项目的SiGe BiCMOS单片硅像素ASIC原型开展辐照试验与束流测试，测量了不同偏压下探测效率、时间分辨率随质子注量的变化，验证了提升偏压可改善辐照后器件性能。
2024-06-21 physics.ins-det
Design and performance of the silicon sensors for the CMS barrel pixel detector
大型强子对撞机的CMS实验包括一个混合硅像素探测器，用于重建带电轨道和相互作用顶点。筒区由n中n型传感器组成，其单元尺寸为100 × 150 μ m^2，在扩散氧化的浮区硅上加工。偏置网格的实施和像素隔离实现与缓和的p-喷雾技术。在CERN SPS的H2束线上进行了广泛的测试计划。在本文中，我们描述了传感器的布局，光束测试设置和辐照和非辐照原型设备所获得的结果。给出了电荷收集、命中探测效率、洛伦兹角和空间分辨率的测量结果。
2007-02-12 physics.ins-det
Charge Collection and Electrical Characterization of Neutron Irradiated Silicon Pad Detectors for the CMS High Granularity Calorimeter
计划于2027年为高亮度LHC（HL-LHC）更换紧凑型μ子螺线管（CMS）探测器中现有的端盖量热计，将是一个高粒度量热计。它将提供详细的位置，能量和时间信息的电磁和强子簇射在巨大的堆积的HL-LHC。高粒度量热计（HGCAL）将使用120-、200-和300- $μ\textrm{m}$厚的硅（Si）垫传感器作为主要活性材料，并将维持高达约$10^{16}~\textrm{n}_\textrm{eq}\textrm{cm}^{-2}$的1-MeV中子当量注量。为了解决由强辐射环境引起的Si探测器的性能退化，在两个反应器中对来自8英寸和6英寸晶片的测试二极管样品进行辐照活动。辐照后的电气和电荷收集特性的表征涉及两个散装极性的三个传感器厚度。由于硅传感器将在-30 $^\circ$ C下操作以减少随着注量增加的体漏电流，因此用红外TCT装置在-30 $^\circ$ C下进行30个辐照样品的电荷收集研究。TCAD模拟结果在较低的注量与实验结果是密切一致的，并提供预测的传感器性能的较低的注量区域的实验研究未覆盖。所有研究的传感器显示60 $\%$或更高的电荷收集效率在其各自的最高寿命能量密度时，在800 V下操作，并显示以上90 $\%$在最低能量密度，在600 V。收集的电荷接近的$10^{16}~\textrm{n}_\textrm{eq}\textrm{cm}^{-2}$的能量密…
2020-08-04 physics.ins-det
Low-field carrier mobilities in silicon irradiated to extreme fluences
Humboldt University of Berlin（柏林洪堡大学）；Carleton University（卡尔顿大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构（KEK））
研究了硅在极端通量照射下的低场载流子迁移率，通过测量和模拟分析了迁移率与通量和温度的关系，并估算了载流子浓度。
2026-07-13 hep-ex physics.ins-det
A Method to Simulate the Observed Surface Properties of Proton Irradiated Silicon Strip Sensors
在CERN世界上最大的粒子物理加速器LHC计划进行的高亮度升级期间，安装在CMS实验顶点和跟踪部分的位置敏感硅探测器将面临比现有系统设计更强的辐射环境。为了将跟踪器升级到所需的性能水平，已经进行了广泛的测量和模拟研究。利用Synopsys Sentaurus TCAD模拟软件包中的缺陷模型对质子辐照器件的体特性进行了模拟，模拟结果与硅条探测器的测量结果吻合较好。然而，由于通量增加的表面损伤，该模型没有提供预期的行为。该解决方案需要一种方法，该方法不影响质子模型产生的准确的本体性质，而只是在表面附近增加所需的辐射诱导性质。这些包括所观察到的条带检测器的电荷收集效率（CCE）的位置依赖性。在本文中，一个程序来找到一个缺陷模型，再现正确的CCE损失，以及其他表面性能的条探测器的注量$1.5\times10^{15}$ 1兆电子伏n $_{\textrm{eq}}$ cm $^{-2}$，将被提出。当在不同的注量与CCE损耗测量应用时，该方法可以提供用于参数化的氧化物电荷的积累在SiO2/Si界面作为剂量的函数的手段。
2015-03-10 hep-ex physics.ins-det
Leakage current of high-fluence neutron-irradiated 8" silicon sensors for the CMS Endcap Calorimeter Upgrade
研究高通量中子辐照下8英寸硅传感器的漏电流特性，用于CMS端帽calorimeter升级。
2026-07-27 physics.ins-det
Measurement of the Charge Collection Efficiency after Heavy Non-Uniform Irradiation in BaBar Silicon Detectors
我们已经调查了耗尽电压的变化，漏电流的增加和电荷收集效率的硅微带探测器相同的BaBar硅顶点跟踪器（SVT）的内层中使用的重非均匀照射后。用0.9 GeV的电子束辐照一个连接了前端电子设备的完整SVT模块，其峰值能量密度为3.5 x 10^14 e^-/cm ^2，远远超过了引起衬底类型反转的水平。我们照射的两个传感器组成的模块与非均匀分布的sigma=1.4毫米，模拟在BaBar实验中遇到的条件下，由模块相交的水平机器平面。的电荷收集特性和耗尽电压的位置依赖性进行了详细的研究，使用1060 nm的LED和创新的测量技术的基础上，只对芯片的数字输出。
2005-04-06 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
Experimental and simulation study of irradiated silicon pad detectors for the CMS High Granularity Calorimeter
预计LHC将升级到高亮度阶段（HL-LHC），这将最大限度地发挥该设施的物理潜力。此次升级预计将使瞬时光度提高5倍，并在运行10年后提供3000 fb-1的积分亮度。由于辐射和堆积的相应增加，CMS端盖中的电磁量热仪将维持1.5 MGy的最大积分剂量和1 e16 neq/cm 2以上的中子注量，因此需要更换它们以进行HL-LHC操作。CMS合作决定用高粒度量热计（HGCAL）取代现有的端盖电磁和强子量热计，这将提供有关HL-LHC非常高堆积中电磁和强子簇射的前所未有的信息。为了在HGCAL中使用Si探测器并应对强辐射环境带来的挑战，已经启动了一项广泛的研发计划，包括生产各种类型，尺寸和厚度的原型传感器，在辐照之前和之后对其进行鉴定以达到预期水平，以及伴随的模拟研究。这里提出的正在进行的调查包括测量电流-电压和电容-电压特性，以及预测的电荷收集效率的传感器照射到预期的水平HGCAL在HL-LHC。的研究和中子辐照的Si探测器的性能的第一个结果，以及它们的比较与数值模拟的状态，被提出。
2017-11-14 hep-ex physics.ins-det
3D silicon pixel detectors for the ATLAS Forward Physics experiment
ATLAS Forward Physics（AFP）项目计划在距离相互作用点约210米处安装3D硅像素探测器，并非常接近光束线（2-3 mm）。这意味着对于面向光束的传感器侧需要约100-200 $μ$ m宽的薄边缘，以使死区最小化。另一个挑战是像素传感器的预期不均匀照射。我们研究了ATLAS Insertable B-Layer产品中略微修改的FE-I4 3D像素传感器是否能够满足这些要求。AFP兼容的超薄边缘获得了一个简单的金刚石锯切。进行了电气特性和束流测试，没有观察到对漏电流和命中效率的不利影响。对于没有3D保护环的设备的剩余的不敏感的边缘小于15 $μ$ m的宽度被发现。此外，3D探测器的非均匀照射高达几个10 $^{15}$ n $_{eq}$ /cm $^2$与聚焦的23 GeV质子束或23 MeV质子束通过Al掩模中的孔。在辐照区的效率被发现是类似的一个在非辐照区，并超过97%的情况下，有利的芯片参数设置。仅在Al掩模中的孔的边缘处的窄过渡区域中，看到显著较低的效率。通过泄漏电流的位置分辨剂量测定使用小垫二极管阵列的这种效果进行了后续研究。
2015-01-09 physics.ins-det
A measurement of Lorentz Angle of radiation-hard Pixel Sensors
为满足大型强子对撞机要求而开发的硅像素探测器在欧洲核子研究中心的ATLAS合作框架下进行了光束测试。讨论了辐照和未辐照传感器在磁场中的实验行为。给出了这些传感器在不同工作条件下洛仑兹角的测量结果。本文提出了一个计算辐照前后硅中电荷漂移的简单模型。模型预测和实验结果之间的良好协议。
2000-12-20 physics.ins-det
Annealing behaviour of charge collection of neutron irradiated diodes from 8-inch p-type silicon wafers
本研究针对高亮度LHC的CMS HGCAL探测器，测试了新型8英寸p型硅pad二极管在中子辐照下的电荷收集与60°C等温退火行为，为高注量区域传感器厚度选择及停机期退火效应评估提供依据。
2025-07-01 hep-ex physics.ins-det
Performance of Irradiated RD53A 3D Pixel Sensors
在LHC的ATLAS实验将取代其目前的内部跟踪系统的HL-LHC时代。3D硅像素传感器被认为是新的全硅基跟踪探测器最内层的抗辐射候选者。与HL-LHC的第一个原型ASIC（RD 53 A芯片）兼容的具有小像素尺寸的$\mathrm{50 \times 50~μm^{2}}$和$\mathrm{25 \times 100~μm^{2}}$的3D传感器在均匀照射到$\mathrm{5 \times 10^{15}~n_{eq}/cm^{2}}$之后在束流测试中进行了研究。仅需要50 V的操作电压就可以在此注量之后实现97%的命中效率。
2019-03-22 hep-ex physics.ins-det
Charge collection properties in an irradiated pixel sensor built in a thick-film HV-SOI process
HV-CMOS传感器在升级的LHC（HL-LHC）的ATLAS实验中用作跟踪探测器的研究最近一直是一个活跃的研究领域。内置在绝缘体上硅（SOI）技术的像素探测器的潜在候选人已经在辐射硬度TID（总电离剂量）和电荷收集后，中度中子照射的特点。在这篇文章中，我们提出了一个广泛的辐照硬度的研究结果，中子高达1x 10 e16 neq/cm 2的注量。采用边缘瞬态电流技术（E-TCT）测量了无源像素化结构中的电荷收集。发现有效空间电荷浓度的演变符合受主去除模型，在5 × 10 e14 neq/cm 2之后达到空间电荷浓度的最小值。探测器响应的像素内均匀性的调查揭示了SOI设计的外延硅层特性的寄生电荷收集。结果得到了支持的电荷收集在一个等效的探测器布局的数值模拟。
2017-10-26 physics.ins-det
Testbeam results of irradiated ams H18 HV-CMOS pixel sensor prototypes
HV-CMOS像素传感器是LHC ATLAS实验跟踪器升级的一个很有前途的选择，也是未来其他大面积跟踪应用的一个很有前途的选择。我们展示了采用艾迈斯半导体H18 HV-CMOS工艺生产的$4^{\mathrm{th}}$代电容耦合像素探测器（CCPDv 4）的测试束表征结果，这些探测器采用不同粒子（反应堆中子和18 MeV质子）进行辐照，辐照通量介于$1\cdot 10^{14}$和$5\cdot 10^{15}$ 1-MeV-n $_\textrm{eq}$ /cm $^2$之间。传感器被粘到ATLAS FE-I4像素读出芯片上，并使用FE-I4光束望远镜在CERN SPS H8光束线上进行测量。所有注量的结果都是非常令人鼓舞的，对于$85\,$ V的偏置电压，所有命中效率都优于97%。照射到注量为$1\cdot 10^{15}$ n $_\textrm{eq}$ /cm $^2$的样品-对于大体积的升级跟踪器的相关值-表现出99.7%的平均命中效率。这些结果为HV-CMOS传感器的辐射耐受性及其作为实验性HL-LHC升级和未来高辐射环境中大面积硅基跟踪探测器的传感器的适用性提供了强有力的证据。
2017-11-28 physics.ins-det
Temperature dependence of the long-term annealing behavior of neutron irradiated diodes from 8-inch p-type silicon wafers
CERN（欧洲核子研究组织）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Heidelberg University（海德堡大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Al-Farabi Kazakh National University（阿尔法拉比哈萨克国立大学）；An Najah National University（安纳贾赫国立大学）；HAN University of Applied Sciences（汉应用科学大学）
研究中子辐照二极管在不同温度下的退火行为，利用电特性测量和电荷收集测量，提取退火时间常数，改进HL-LHC通量范围内的退火建模。
2026-02-23 hep-ex physics.ins-det
Cryogenic operation of neutron-irradiated silicon photomultiplier arrays up to 1e14 neq/cm^2
Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院物理研究所）
研究低温条件下中子辐照对硅光电倍增器阵列的影响，评估其在高辐射环境下的性能稳定性与可靠性。
2026-03-26 hep-ex physics.ins-det
Performance of Irradiated Thin Edgeless N-on-P Planar Pixel Sensors for ATLAS Upgrades
鉴于LHC向高亮度LHC（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硅技术是一个有前途的候选人，大面积像素探测器。本文报告的联合开发，由LPNHE和FBK的新型n-on-p无边缘平面像素传感器，利用有源沟槽的概念，减少在设备的外围死区。在讨论传感器技术后，将讨论几个辐照样品的电气特性的完整概述。将对正在组装的探测器模块发表一些评论，并最终概述一些计划。
2013-11-15 hep-ex physics.ins-det
Can the electric field in radiation-damaged silicon pad diodes be determined by admittance and current measurements?
本文提出了一种用导纳-频率（Y-f）和电流测量（I）确定高辐照硅焊盘二极管中电场的方法。用24 GeV/c质子辐照面积为25 mm ~ 2的方形n+p二极管，在3 E ~（15）cm ~ 2和13 E ~（15）cm ~ 2之间，得到了4个1 MeV中子当量注量下的Y-f和I数据。测量条件为：反向电压在1V和1000 V之间，频率在100 Hz和2 MHz之间，温度为-20 ° C和-30 ° C。电场的位置依赖性由二极管两侧的线性依赖性和中心的常数来参数化。作为电压，温度和辐照能量密度的函数的参数确定的模型的数据拟合。对于低于约300 V的电压，所有的数据都很好地描述了模型，和电场的结果与预期一致：耗尽高场区域的两个面和一个恒定的低电场在中心，与欧姆电阻器中的字段与大约硅的本征电阻率的值。对于低场区域消失并且二极管完全耗尽的条件，该方法失败。对于-30 ° C下的最低辐照通量，这发生在300 V左右，并且对于较高的通量和较低的温度，在较高的电压下发生。在结论部分，讨论了该方法的成功之处和存在的问题.
2021-11-22 physics.ins-det
Evaluation of Radiation Hardness of High-Voltage Silicon Vertical JFETs
在未来的ATLAS Inner Tracker中，每个硅条模块都将配备一个开关，能够在传感器出现故障时将高压电源与传感器分开。置于高压电源和传感器之间的开关需要在其断开状态下维持高电压，以便在接通状态下为传感器漏电流提供低电阻路径，并且辐射强度高达1.2e15 neq/cm 2，以及其他要求。虽然GAN JFET已被选为合适的抗辐射开关，但布鲁克海文国家实验室开发了硅垂直HV-JFET作为替代选择。预辐照结果表明，器件的功能和证明，硅HV-JFET满足预辐照开关的要求。为了评估辐照后的适用性，在Jozef Stefan研究所（JSI，斯洛文尼亚卢布尔雅那）对一些p型HV-JFET进行了中子辐照。本文报道了这些辐照器件的静态表征和TCAD数值模拟，用于深入了解辐照后行为的物理学。
2020-07-21 hep-ex physics.ins-det
Single photon detection with SiPMs irradiated up to 10$^{14}$ cm$^{-2}$ 1-MeV-equivalent neutron fluence
硅光电倍增器（SiPM）是对单光子具有灵敏度的固态光探测器。它们在高能物理实验中的应用，特别是在环形成像切伦科夫（RICH）探测器中的应用，由于它们对辐射的耐受性差而受到阻碍。在室温下，暗计数率的大幅增加使得在10 $^{11}$ cm $^{-2}$ 1-MeV当量中子注量下实际上已经不可能进行单光子探测。在高亮度LHC上运行的许多子探测器所预见的中子注量可达10 $^{14}$ cm $^{-2}$ 1 MeV当量。在本文中，我们提出了这样的高中子注量对不同细胞大小的Hamamatsu和SensL SiPM的影响。讨论了在高温（高达175 $^{\circ}$ C）下退火的优点。我们表明，退火后，在单光子水平上的操作与SiPM照射高达10 $^{14}$ cm $^{-2}$ 1-MeV当量中子注量是可能的，在低温（77 K）与暗计数率低于1 kHz。
2019-01-15 physics.ins-det
Observation of Charge Enhancement in forward-biased neutron-irradiated 4H-SiC PiN Detectors in UV-TCT Measurements
本研究利用UV-TCT探究不同辐照剂量下4H-SiC p-in-n探测器的电荷收集特性，发现正向偏置下存在与注入电荷空间分布、注入速率相关的过量电荷收集现象，为辐照SiC探测器的准确表征提供参考。
2024-12-09 physics.ins-det
Investigation of X-ray induced radiation damage at the Si-SiO2 interface of silicon sensors for the European XFEL
欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）的实验需要硅像素传感器，其可以承受高达1 GGy的X射线剂量。为了研究这些高剂量的X射线辐射损伤，<100><111>在DESY DORIS III同步加速器光源上用12 keV X射线辐照了由CiS和Hamamatsu两家供应商生产的基于具有晶体取向的高电阻率n型掺杂硅的MOS电容器和栅控二极管。使用电容/电导-电压，电流-电压和热介电弛豫电流测量，氧化物电荷和界面陷阱在Si-SiO2界面的表面密度，和表面电流密度已被确定为剂量的函数。结果表明，氧化物表面电荷密度和表面电流密度的剂量依赖性取决于晶体取向和生产者。此外，还研究了在100 kGy和100 MGy剂量下，X射线照射期间施加到MOS电容器和栅控二极管栅极的电压对氧化物电荷表面密度和表面电流密度的影响。研究发现，如果氧化层中的电场从SiO2表面指向Si-SiO2界面，则两者都强烈依赖于栅电压。最后，退火研究已在60和80度C的MOS电容器和栅控二极管照射到5 MGy和氧化物的电荷和表面电流的退火动力学确定。
2012-11-09 physics.ins-det
Heavily Irradiated N-in-p Thin Planar Pixel Sensors with and without Active Edges
我们提出的硅像素模块采用n在p平面传感器的有源厚度为150 $\mathrmμ$ m，在MPP/HLL生产的，和100-200 $\mathrmμ$ m薄的有源边缘传感器设备，在芬兰VTT生产的表征的结果。这些薄传感器被设计为在HL-LHC上运行的ATLAS像素探测器升级的候选者，因为它们确保了高通量下的辐射硬度。它们与ATLAS FE-I3和FE-I4读出芯片互连。此外，n-in-p技术仅需要单侧处理，因此它是目前在LHC实验中采用的n-in-n像素技术的具有成本效益的替代方案。在CERN SpS和汉堡DESY对这些装置进行了高精度的束流试验测量。我们研究了这些传感器在不同的偏置电压和不同的光束入射角的行为，最大的一个预期的新的插入B层的ATLAS和HL-LHC探测器。与150 $\mathrmμ$米薄传感器，组装新的ATLAS FE-I4芯片和照射高达4 $\times$ 10 $^{15}\mathrm{n}_{\mathrm{eq}}/\mathrm{cm}^2$的注量，获得的结果表明，他们是很好的候选人更大的半径的硅像素跟踪器的升级的ATLAS探测器在HL-LHC。此外，VTT器件的有源边缘技术最大限度地提高了传感器的有效面积，并减少了材料预算，以满足最内层的要求。VTT模块的边缘像素性能进行了研究，在束流测试实验和分析后，辐照高达5 $\times$ 10 $^{15}…
2014-02-19 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
Fluence Dependence of Charge Collection of irradiated Pixel Sensors
CMS像素探测器的桶区将配备“n中n”型硅传感器。它们在DOFZ材料上进行加工，使用缓和p喷雾技术并具有偏置网格。后者导致像素区域的一小部分对颗粒不太敏感。为了量化这种低效率，已经将照射到$4.7\times 10^{13}$和$2.6\times 10^{15} \Neq$之间的粒子注量的原型像素传感器凸块接合到未照射的读出芯片，并在CERN SPS的H2束线处使用高能π介子进行测试。读出芯片允许非零抑制模拟读出，因此非常适合测量传感器的电荷收集特性。在本文中，我们讨论了收集的信号和粒子探测效率的注量依赖性。进一步的位置依赖性的效率进行了研究。
2005-01-04 physics.ins-det
Sensor Quality Control and Annealing Studies of HGCAL Silicon Sensors
CERN（欧洲核子研究组织）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
总结CMS HGCAL探测器未辐照硅传感器的质量控制结果，并首次对暴露于2×10¹⁵ n_eq/cm²的120μm外延传感器进行详细退火研究，提取Hamburg模型参数。
2026-06-05 hep-ex physics.ins-det
Planar n-in-n quad module prototypes for the ATLAS ITk upgrade at HL-LHC
为了满足高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的要求，有必要更换ATLAS实验的现有跟踪器。因此，正在开发一种新的全硅跟踪探测器，即所谓的内部跟踪器（ITk）。四芯片模块的使用旨在其像素区域。这些模块由一个硅传感器和四个读出芯片组成。当前的ATLAS像素检测器由平面n-in-n硅像素传感器组成。类似的传感器和四个FE-I4读出芯片被组装成平面n-in-n四模块的第一个原型。这些模块的研究的主要焦点是读出芯片之间的区域，特别是所有四个读出芯片之间的中心区域。传感器上放置了特殊的像素单元，覆盖了读出芯片之间的间隙。这方面的贡献集中在非辐照设备的特性，包括重要的传感器特性，电荷收集确定与放射源以及命中效率测量，在实验室和在testbeams。此外，辐照装置的第一实验室结果。
2017-12-18 physics.ins-det
Studies of irradiated AMS H35 CMOS detectors for the ATLAS tracker upgrade
基于HV-CMOS技术的硅探测器正在被研究作为高亮度LHC的ATLAS像素探测器外层的可能候选者。在此框架下，H35 Demo ASIC采用350 nm AMS技术（H35）生产。H35 Demo芯片具有大面积（$18.49 \times 24.40 \, \mathrm{mm^2}$），包括四种不同的像素矩阵和三种测试结构。本文利用边缘TCT技术研究了测试结构的抗辐射性能，特别是耗尽区随注量的变化。从不同的衬底电阻率的芯片上的测试结构的测量显示为非辐照和辐照器件高达$2 \cdot 10^{15} \, \mathrm{1\,MeV\, n_{eq} / cm^{2}}$的累积能量密度。
2017-01-09 hep-ex physics.ins-det
Beam Test Studies of 3D Pixel Sensors Irradiated Non-Uniformly for the ATLAS Forward Physics Detector
具有穿透硅衬底的圆柱形电极的像素检测器（所谓的3D检测器）在辐射硬度方面提供优于标准平面传感器的优点，因为电极距离与体厚度解耦。近年来，3D传感器的开发取得了重大进展，最终在CNM（西班牙巴塞罗那）和FBK（意大利特伦托）进行的ATLAS可插入B层（IBL）升级的传感器生产达到了高潮。基于这一成功，ATLAS Forward Physics（AFP）实验选择了3D像素传感器技术作为跟踪探测器。AFP项目提出了一个新的挑战，因为需要减少与IBL有关的死区，以及传感器中辐射剂量分布的不均匀性。本文介绍了第一个AFP原型的电气特性和3D像素器件非均匀辐照的束流测试研究。
2015-04-21 physics.ins-det
Stable Charge Collection and Sub-45 ps Time Resolution in a 4H-SiC PIN Detector Irradiated With Low Fluence 16.5 MeV/u Ta Ions
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Qufu Normal University（曲阜师范大学）；State Key Laboratory of Particle Detection and Electronics（粒子探测与电子学国家重点实验室）；Liaoning University（辽宁大学）
研究了低通量Ta离子照射下4H-SiC PIN探测器的电荷收集效率和时间分辨率稳定性，发现其在照射前后性能均保持良好，具有辐射耐受应用潜力。
2026-05-13 physics.ins-det
