The MEG Spectrometer at PSI
MEG实验是为了寻找轻子味破坏过程$μ\to e^+γ$ \cite{mori-1999,meg2007-baldini}而设计的。这种搜索需要一个高强度的μ子束停止在一个薄的目标与组合事件的背景兼容的最大速率。用高分辨率快速液体氙量热计和由超轻漂移室（DCH）阵列组成的动量测量和双层计时计数器（TC）测量$e^+$时间的光谱仪对事件进行了分析。介绍了该谱仪的设计参数和2008年物理运行期间的性能。
2009-09-01 physics.ins-det
Timing resolution of a plastic scintillator counter read out by radiation damaged SiPMs connected in series
本文讨论了SiPM的辐射损伤对具有串联SiPM读出的塑料闪烁体计数器性能的影响，重点是定时测量。由$120 \times 40 \times5~\mathrm{mm}^3$闪烁体瓦片组成的计数器的性能由两组六个SiPM从AdvanSiD串联连接在短边上读出，对于不同的SiPM组合在不同的辐照水平。首先，用来自$^{90}$ Sr源的电子以高达$Φ_\mathrm{e^-}\approx 3 \times 10^{12}~\mathrm{cm}^{-2}$的注量均等地照射六个SiPM。计数器的定时分辨率随着暗电流的增加而逐渐变差。当计数器从30 $^\circ$ C冷却到10 $^\circ$ C时，暗电流和劣化减小。其次，用反应堆中子照射33个SiPM。研究了非均匀损伤水平下串联SiPM读出计数器的特性。当SiPM的照射不均匀时，信号脉冲高度、时间响应和定时分辨率取决于计数器中的命中位置。
2020-10-09 hep-ex physics.ins-det
Photon energy reconstruction with the MEG II liquid xenon calorimeter
MEG II 实验利用液氙量热器，通过模板波形拟合等波形分析技术消除多光子背景，将 48-58 MeV 能量范围内的背景事件减少 34%，并采用多种校准源实现 1.8% 的高能量分辨率。
2024-12-17 hep-ex physics.ins-det
Development of High Precision Timing Counter Based on Plastic Scintillator with SiPM Readout
基于塑料闪烁体和硅光电倍增器（SiPM）读出的高时间分辨计数器已被研制成功，用于高能物理实验中需要较大尺寸计数器的场合。我们已经研究了计数器的尺寸达到$120\times40\times5$ mm^3与串联多个SiPM，以增加敏感区域，从而实现更好的时间分辨率。模拟整形和数字波形分析的读出方案进行了优化，以实现最高的时间分辨率。定时性能测量使用电子从Sr-90放射源，比较不同的闪烁器，计数器尺寸，和类型的近紫外敏感SiPM。结果，对于计数器尺寸为$60\times 30 \times 5$ mm^3且闪烁体两端各有三个SiPM（每个$3\times3$ mm^2）的情况，在1 MeV能量沉积下获得$σ=42 \pm 2$ ps的分辨率。时间分辨率随着SiPM检测到的光子数而提高。来自Hamamatsu Photonics的SiPM提供了最佳的时间分辨率，因为它们在近紫外区域具有高光子探测效率。通过增加附着到闪烁体的SiPM的数量，可以进一步改进。
2014-08-11 hep-ex physics.ins-det
Quartz Cherenkov Counters for Fast Timing: QUARTIC
我们已经开发了基于熔融石英（石英）切伦科夫辐射器的粒子探测器，其用微通道板光电倍增器（MCP-PMT）或硅光电倍增器（SiPMs）读出，用于高精度定时（Sigma（t）约10 - 15 ps）。一个应用是测量在大型强子对撞机（LHC）上的排他反应（例如p + p-p + H + p）中小角度质子的时间。它们也可用于测量接近外部或存储束的定向粒子通量。探测器的面积很小（平方厘米），但需要非常接近（几毫米）强LHC束，因此必须是辐射硬和几乎没有边缘。我们目前的测试结果的检测器与石英棒倾斜的切伦科夫角，并与酒吧的形式的“L”（与90度角）。我们还描述了一种可能的设计，快速定时hodoscope与几平方毫米的元素。
2012-12-03 hep-ex physics.ins-det
Time resolution of time-of-flight detector based on multiple scintillation counters readout by SiPMs
目前正在为MEG II实验研制一种测量~50 MeV/c正电子的新的定时探测器，目标是达到时间分辨率$σ_t \sim 30~\mathrm{ps}$。该分辨率预期通过用硅光电倍增器读出的塑料闪烁体制成的多个计数器测量每个正电子时间来实现。本工作的目的是演示使用原型计数器的~50 MeV/c正电子的时间分辨率。由6个SiPM（每个$40\times 5~\mathrm{mm}^2$平面上3个）读出的尺寸为$90\times 40\times 5~\mathrm{mm}^3$的计数器用来自Hamamatsu Photonics和AdvanSiD的SiPM构建，并在DA $Φ$ NE Beam Test Facility的正电子束中进行测试。发现时间分辨率几乎随着计数器命中次数的平方根而提高。用八个计数器和Hamamatsu SiPM获得了时间分辨率$σ_t=26.2\pm1.3~\mathrm{ps}$。这些结果表明，MEG II实验中可以实现设计分辨率。
2016-05-20 hep-ex physics.ins-det
MEG Upgrade Proposal
我们建议继续进行MEG实验来寻找带电轻子味违反衰变（cLFV）μ \to e γ，在此基础上对实验进行升级，其目的是使MEG实验的灵敏度比最终结果提高一个数量级，达到$6 \times 10^{-14}$水平。这次新的MEG升级的主要特点是提高了所有探测器的速率能力，使其能够在强度前沿运行，并提高了探测器正电子和光子臂的能量、角度和定时分辨率。在正电子方面，设想了一种新的低质量、单体积、高粒度跟踪器，结合一种新的高度分段、快速定时计数器阵列，以跟踪来自较薄停止目标的正电子。光子臂具有世界上最大的液体氙（LXe）探测器，总量为900 l，也将通过增加入射面的粒度，用大量较小的光电传感器取代当前的光电倍增管，并优化侧面的光电传感器布局来改进。一个新的数据采集方案也在开发中，该方案涉及到一个新的组合读出板的实施，该读出板能够将数字化、触发能力和分离器功能的各种功能集成到一个浓缩单元中。我们在这里描述的MEG实验，升级的科学价值和实验方法，我们计划使用的状态。
2013-02-04 hep-ex hep-ph physics.ins-det
The MEG detector for $μ+\to e+γ$ decay search
自2008年以来，瑞士Paul Scherrer研究所（PSI）一直在进行MEG（Mu to Electron Gamma）实验，通过使用世界上最强的连续$μ^+$光束之一来寻找衰变\meg \。本文介绍了MEG的组成部分：正电子谱仪，包括薄靶、超导磁体、测量μ子衰变顶点和正电子动量的漂移室、测量正电子时间的计时计数器和测量光子能量、位置和时间的液体氙探测器。文中还详细介绍了触发系统、读出电路和数据采集系统。本文完成了对时间和能量校准的设备和技术的描述以及整个装置的模拟。
2013-04-10 hep-ex physics.ins-det
Study of timing characteristics of a 3 m long plastic scintillator counter using waveform digitizers
将尺寸为300 cm x 2.5 cm x 11 cm的塑料闪烁体棒暴露于聚焦μ子束，以研究其光产额和定时特性随位置和入射角的变化。通过光电倍增管在两端读出脉冲光，波形数字化器记录光电倍增管的脉冲形状。分析和比较了WAVECATCHER和SAMPIC数字化仪得到的结果。讨论了影响定时分辨率的各种因素。最后展望了塑料闪烁体技术在时间分辨率约为100 ps的大尺度粒子物理探测器中的应用前景。
2017-08-04 physics.ins-det
Single-photon detection timing jitter in a visible light photon counter
可见光光子计数器（VLPC）作为光子探测器具有许多吸引人的特性，例如高量子效率和光子数分辨率。我们报告测量的单光子定时抖动的VLPC，时间相关的单光子计数测量中的一个关键性能因素，在光纤耦合闭合循环制冷机。在波长为550 nm时，测得的定时抖动为240 ps，暗计数率为25 000计数/秒。定时抖动在较长波长处适度地增加到1000 nm处的300 ps，并且随着量子效率降低而在较低偏置电压处大幅增加。
2010-01-27 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Measurement of the radiative decay of polarized muons in the MEG experiment
首次利用几乎全极化的μ子源研究了μ子辐射衰变$μ^+ \to e^+ν\barνγ$。我们在2009- 2010年MEG实验中收集的1.8x10^14个正μ子衰变的总样本中确定了这些衰变的大样本（约13000个），并测量了分支比B（$μ^+ \to e^+ν\barνγ$）=（6.03+-0.14（统计）+- 0.53（系统））当E_e > 45 MeV和E_γ > 40 MeV时，x 10 ^-8，与标准模型的预测一致。这种衰减模式的精确测量为寻找$μ^+ \to e^+γ$过程中的定时校准、归一化通道和完整MEG实验的强质量检查提供了基本工具。
2016-03-07 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Study on degradation of VUV-sensitivity of MPPC for liquid xenon scintillation detector by radiation damage in MEG II experiment
针对MEG II实验液氙探测器中MPPC在高强度μ子束下的VUV灵敏度退化问题，研究发现辐射损伤集中于MPPC表面且热退火可使光子探测效率恢复，为相关探测器的辐射损伤评估与修复提供了依据。
2022-11-17 physics.ins-det
Test Measurements of Prototype Counters for CLAS12 Central Time-of-Flight System using 45 MeV protons
本文介绍了阻磁细网R7761-70光电倍增管和普通快速R2083光电倍增管的时间特性的比较测量，以及R7761-70光电倍增管在高达1100高斯的磁场中工作的初步结果。使用韩国放射和医学科学研究所的MC 50回旋加速器的质子束获得结果。通过使用两种不同的方法提取R7761-70和R2083 TOF（或定时）有效分辨率的比率。结果为$1.05\pm 0.066$和$1.07\pm 0.062$。R7761-70 PM的增益不受磁场的影响。如果外场方向平行于PM轴，R7761-70 TOF/定时分辨率在1100高斯时变得更好，$\sim 8%$。结果证明了CLAS 12中心飞行时间系统的设计与细网格光电倍增管相比，“保守”的设计，基于普通的R2083 PM和长弯曲的光波导的优势。
2009-05-26 hep-ex nucl-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
The time-of-propagation counter for Belle II
在KEKB加速器的未来升级中运行的Belle II探测器将对标准模型的风味部分进行高统计精度的调查。由于带电强子的识别是实验成功的一个重要因素，传播时间（TOP）计数器已被选为Belle II桶区的主要粒子识别设备。TOP计数器是内反射切伦科夫光（DIRC）技术的一种紧凑型变体，在很大程度上依赖于微通道板光电倍增管的精密单光子定时分辨率。我们讨论了TOP操作和优化的Belle II TOP配置，预计将提供4西格玛或更好的分离的K介子和π介子的动量约为4 GeV/c的一般原则。
2010-09-04 hep-ex physics.ins-det
Timing performances of a Time-of-Flight detection system for the FRACAS large acceptance mass spectrometer
在这项工作中，我们报告的时间飞行时间（TOF）装置的FRACAS大接受质谱计的时间性能，旨在测量的$^{12}$ C束强子治疗的碎裂截面。TOF系统由平行板雪崩计数器和闪烁探测器组成，用于创建用于碎片电荷识别过程的所谓的$Δ$ E-TOF图。从α源和$^{12}$ C束实验的测试中，我们测量到该装置的符合分辨时间低于300 ps。这些结果应导致在最终的设计，以确定所有的碎片产生的相互作用的$^{12}$ C离子与薄靶的能量高达400兆电子伏/核子。
2020-02-12 nucl-ex physics.ins-det
Silicon photomultiplier timing performance study
硅光电倍增器的许多特性可以随温度和工作电压而调节。我们提出了这两个操作参数的大有源区多像素光子计数器（MPPC）的时间分辨率的影响的研究的初步结果，由滨松制造。在-10 ℃、0 ℃和10 ℃下，在不同的偏置电压下进行测量。时间分辨率在低温和高过电压下最佳。最显著的改进可以在具有低数目的发射像素（<10个像素）的情况下实现。在所考虑的条件中，在最差和最佳情况之间观察到5倍的改善。在具有大量发射像素（>40个像素）的情况下，温度和操作电压的影响变得较小。定时性能仍然随着温度的降低而改善（~因子为2），但它几乎不依赖于工作电压。该研究表明，特别是在只有少数光子可用于检测的应用中，建议仔细优化温度和工作电压，以获得MPPC的最佳时序结果。
2010-06-21 nucl-ex physics.ins-det
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。
2020-12-02 physics.ins-det
Microcontroller interrupts for flexible control of time critical tasks in experiments with laser cooled atoms
我详细的应用程序的定时器中断在一个流行的微控制器家庭的时间关键应用在激光冷却型实验。我演示了一个低开销的1位频率锁定方案和多通道实验序列器使用定时器计数器中断，以实现准确的定时以及灵活的接口。由于计算机控制接口的灵活性，微控制器的通用性质可以提供与商业解决方案相比独特的功能，而没有与计算机定时相关联的较差的延迟。
2011-04-01 physics.atom-ph physics.ins-det
The GlueX Start Counter Detector
介绍了GSTX启动计数器探测器的设计、模拟、制造、校准和性能。启动计数器的设计工作在集成速率高达9 MHz的时间分辨率范围为500至825 ps（半高宽）。启动计数器提供了出色的立体角覆盖范围，高度的背景抑制分割，并可用于实验的1级触发。它由一个圆柱形阵列的30个薄散热器与尖端弯曲的光束线在下游端。磁场不敏感的硅光电倍增器探测器被用作光传感器。
2019-01-09 nucl-ex physics.ins-det
A layered single-side readout DOI TOF-PET detector
我们正在探索一种基于闪烁器的探测器，它具有高灵敏度、DOI能力和单侧读出配置的时序分辨率。我们的理念结合了：1）具有以相对偏移堆叠的2+晶体阵列的设计，具有固有的DOI信息，但在传统的光共享读出的情况下没有显示出良好的定时性能。2)单晶阵列与光电探测器（PD）阵列一一耦合，具有良好的时序性能，但没有DOI。我们相信，交错设计的第一层与PD阵列一对一耦合的组合可以提供DOI和时序。在这里，通过光传输模拟的概念进行评估。结果表明：1）就DOI而言，第一层的一对一读出允许使用相对于PD和信号的单个阈值来精确提取多达4层的DOI。超过阈值的PD像素的数量对应于交互层。对于具有光共享读出方案的相同几何形状，相应的方法是不可能的。2)当采用2个光学光子的低阈值时，由于减小的晶体厚度，与单层相比，具有第一层的一对一读出的分层方法改善了接近PD的定时。在具有未抛光像素的4层设计中看到91、127、151和164 ps的单个检测器定时分辨率值，而具有一对一耦合的单个阵列为148 ps。3)对于具有光共享读出的分层设计，时序随着PD像素尺寸的增加而改善，其中对于一对一耦合对应物未观察到空间分辨率与时序之间的明显折衷。直接和准确的DOI确定，良好的定时性能和相对简单的设计相结合，使所提出的探测器的大脑专用DOI TOF-PET的有前途的候选人。
2020-07-07 physics.ins-det physics.med-ph
