Luminosity Calibration at the CMS Experiment
本文介绍 CMS 利用特殊 LHC 条件下的 van der Meer 扫描对亮度计进行绝对刻度，并评估束流分离与横向密度不可因子化等系统不确定性，从而校准完整取数期积分亮度。
2024-01-19 hep-ex physics.ins-det
Simulation and hit reconstruction of irradiated pixel sensors for the CMS experiment
本文通过对像素传感器辐照损伤的详细仿真，研究了辐射损伤对位置确定的影响，并对命中重建算法进行了优化。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。模拟结果表明，当辐照能量密度为$5.9\times10^{14}$ n $_{\rm{eq}}/$ cm $^2$时，沿CMS $r-ϕ$平面的位置分辨率低于15 $μ$ m。此外，我们表明，在位置确定的系统误差可以大大减少通过应用$η$校正。
2005-12-05 physics.ins-det
Simulated performance and calibration of CMS Phase-2 Upgrade Inner Tracker sensors
大型强子对撞机（LHC）的下一次升级计划从2026年开始，届时对撞机将进入高亮度阶段（HL-LHC）。在此期间，CMS探测器需要大幅升级，以利用HL-LHC提供的亮度增加四倍。此升级称为CMS第2阶段升级。进行了一项实验室和束流测试测量计划，并根据探测器的详细模拟进行了性能研究，以支持决定在第二阶段升级的探测器不同区域中采用的传感器技术。在所考虑的各种选项中，CMS选择在镜筒的最内层使用具有25 $\times$ 100 $μ$ m $^2$像素单元的3D传感器，并且在其他地方使用具有25 $\times$ 100 $μ$ m $^2$像素单元的平面传感器。在本文中，我们详细的模拟研究，进行选择最佳的传感器设计。这些研究包括用PixelAV制作的传感器的详细独立模拟，以及用CMS实验的模拟和重建软件获得的高水平可观测量的预期性能。
2023-01-31 hep-ex physics.ins-det
Timing Performance of the CMS High Granularity Calorimeter Prototype
本研究针对CMS HGCAL原型开展定时性能评估，经多步校准后利用20-300GeV正电子束测试，得到单通道60ps、高能全簇射优于20ps的定时分辨率，为其在HL-LHC的应用提供支撑。
2023-12-22 physics.ins-det
In-pixel automatic threshold calibration for the CMS Endcap Timing Layer readout chip
本文介绍了在高亮度LHC升级中CMS端盖定时层（ETL）的像素内自动阈值校准电路的实现和验证。ETL读出芯片（ETROC）的阈值需要定期校准，以减轻电路基线的变化。传统的方法需要通过缓慢的控制系统进行大量的通信，因此非常耗时。本文介绍了一种像素内的自动化方案，在操作时间和可用性的改进。在该方案中，使用一个采样累积电路来测量平均采样输出。应用二进制逐次逼近和线性组合扫描来找到等效基线。实际的校准过程已首先在FPGA固件中实现，并使用ETROC前端原型芯片（ETROC0）进行测试。校准电路已实现与三模冗余（TMR）和验证与单粒子效应（SEES）模拟。一个完整的校准过程持续35 ms，时钟为40 MHz。在最坏的情况下，动态和静态功耗估计分别为300 uW和10.4 uW。该电路设计采用65 CMOS技术实现，将集成到ETROC 2中，ETROC 2是ETROC的下一个迭代，具有16x16像素矩阵。
2021-09-03 hep-ex physics.ins-det
Calibration of the CMS hadron calorimeters using proton-proton collision data at $\sqrt{s} =$ 13 TeV
本文介绍了在LHC上对CMS探测器的强子量热计系统进行刻度的方法。CMS实验的强子量能器是黄铜和闪烁体的采样量能器，并且是一个中心探测器和两个端盖的形式。这些量热计覆盖伪尖端$|η| <$ 3并位于螺线管磁体内部。位于电磁线圈外部的外部量热计覆盖$|η| <$ 1.26，钢和石英纤维切伦科夫前向量热计将覆盖范围扩展到$|η| <$ 5.19。量热计的初始校准是基于测试光束的结果，并通过使用放射源和激光来增强。使用在$\sqrt{s} =$ 7、8和13 TeV收集的质子-质子碰撞数据，以及在LHC射束不存在期间收集的宇宙射线μ子数据，大大改善了校准。目前的校准是使用2016年期间收集的早期13 TeV数据进行的，对应于35.9 fb $^{-1}$的积分亮度。通道的相互校准利用了能量沉积在方位角上的近似均匀性。中心量能器和端盖量能器的绝对能量标度是用孤立带电强子设定的。使用Z $\to$ ee数据设置前向量热计电磁部分的能量标度。外部量热计的能量标度已确定与测试束数据，并通过高横向动量射流的数据确认。在本文中，我们提出的校准方法和精度的细节。
2020-05-06 hep-ex physics.ins-det
Precision electromagnetic calorimetry at the energy frontier: CMS ECAL at LHC Run 2
CMS电磁量热计（ECAL）是一种高分辨率、密封和均匀的量热计，由75，848个结晶钨酸铅晶体制成。继发现希格斯玻色子后，CMS ECAL处于精确测量和在大型强子对撞机数据中寻找新物理的最前沿，大型强子对撞机最近开始以前所未有的13 TeV能量产生碰撞。CMS ECAL的卓越精度及其计时性能是LHC Run 2发现新物理的宝贵工具。ECAL的卓越性能依赖于随时间推移保持的精确校准，即使在恶劣的辐照条件下。使用不同物理通道的一组相互校准过程以规则的间隔进行，以归一化通道之间的晶体光透明度和光电检测器响应的差异，其可以由于累积的辐射而改变。在这次演讲中，我们提出了新的重建算法和校准策略，旨在保持甚至提高CMS ECAL在运行2的新挑战条件下的优异性能。
2015-10-09 hep-ex physics.ins-det
Luminosity determination using Z boson production at the CMS experiment
本文提出利用CMS实验中Z玻色子产生率作为积分亮度测量的互补方法，通过效率修正和数据集间比值外推，首次完成定量不确定性分析，外推不确定性低于0.5%。
2024-01-11 hep-ex physics.ins-det
Alignment of the CMS Tracker: Results from LHC Run 3
本文介绍了 CMS 径迹系统在 LHC Run 3 期间的对准策略与性能，展示了利用 13.6 TeV 质心能量下的数据进行的首次对准结果，并探讨了自动化对准部署及未来校准前景。
2024-01-02 hep-ex physics.ins-det
A radiation tolerant clock generator for the CMS Endcap Timing Layer readout chip
我们提出了一个低抖动锁相环（PLL）原型芯片的CMS端盖定时层读出芯片（ETROC）的测试结果。该芯片基于低功耗千兆收发器（lpGBT）项目中的时钟合成电路ljCDR的改进版本。在PLL模式下测试ljCDR。一个自动频率校准（AFC）块与三模冗余（TMR）寄存器的LC振荡器校准开发。该芯片采用65 nm CMOS工艺制造，具有10个金属层。该芯片已经过广泛测试，包括高达300 Mrad的总电离剂量（TID）测试和具有1.3至62.5 MeV*cm^2/mg线性能量转移（LET）的重离子的单粒子翻转（SEU）测试。
2022-02-11 hep-ex physics.ins-det
High Precision Momentum Calibration of the Magnetic Spectrometers at MAMI for Hypernuclear Binding Energy Determination
提出了一种利用飞行时间差对不同质量粒子对的绝对动量进行核物理磁谱仪绝对动量刻度的新方法。在飞行路径未知的情况下，可以通过使用三个粒子的两对组合的TOF差来确定校准。切伦科夫探测器是一种高分辨率、高稳定性的飞行时间探测器，它由射频光电倍增管读出。通过蒙特卡罗模拟，证明了MAMI电子散射装置上的磁谱仪可以绝对校准到$δp/p\leq 10^{-4}$的精度，这对于高精度测定超核质量是至关重要的。
2016-08-03 nucl-ex physics.ins-det
Optimizing the Performance of a High-Granularity Silicon-Pad EM Calorimeter
硅基细粒度量热计是未来国际直线对撞机ILC、未来环形对撞机CEPC的潜在技术，也是大型强子对撞机升级CMS实验的首选技术。有源硅传感垫用作MIP计数器，热量计的标准校准使用基于平均能量损失$dEdx$的权重。在这项工作中，dEdx校准方法在能量线性，规模和分辨率方面的局限性进行了探讨。在与CMS计划的被动层厚度不同的量热计的情况下，$dEdx$方法导致分辨率函数中的显著常数项和能量响应的非线性。出于这些原因，一种方法的基础上的热量计采样分数，利用每事件测量的淋浴深度，并显示提供优越的绝对能量尺度，线性度和分辨率。量热设计，其中淋浴器的背面采样较少，提供降低成本而不损失性能。因此，这里提出的适当校准对于获得最具成本效益和性能效益的硅取样量热计设计至关重要。
2017-06-21 physics.ins-det
Optimizing the Performance of the CMS ECAL Trigger for Runs 2 and 3 of the CERN LHC
CMS电磁量热计（ECAL）是一种在CERN LHC上运行的高分辨率晶体量热计。它负责CMS中电子和光子的识别和精确重建，这对希格斯玻色子的发现和随后的表征至关重要。它还有助于重建τ轻子，喷流和量热计能量总和，这是许多CMS物理分析的重要组成部分。ECAL触发系统采用快速数字信号处理算法，精确测量LHC碰撞期间记录的ECAL能量沉积的能量和定时信息。这些触发原语以40 MHz的LHC碰撞率传输到1级触发系统。然后，这些能量沉积与来自其他CMS子探测器的信息相结合，以确定事件是否应该触发从CMS到永久存储器的数据读出。本报告将总结LHC运行2（2015-2018）期间实现的ECAL触发器性能。它将描述用于在LHC操作期间提供ECAL触发基元的频繁校准的方法。这些都需要考虑晶体和光电探测器响应中的辐射诱导变化，并最大限度地减少桶区（$η<$ 1.48）中使用的光电探测器中直接信号的寄生触发。这两种效应相对于LHC运行1（2009-2012）都有所增加，因为运行2中经历了更高的亮度。CMS ECAL触发原语的能量和时间重建的进一步改进正在为LHC运行3（2021-23）进行探索。这些改进的算法的主要特点将被描述和潜在的性能增益的初步估计。
2019-10-14 physics.ins-det
The Laboratory Complex for the Calibration of Photometers Using the Optical Method for Determination of the Water Vapor Content in the Earth Atmosphere
我们描述了实验室复杂的校准光度计，用于气象服务，以测量地球大气中的水蒸气含量。该综合体建于普尔科沃天文台，并在普尔科沃天文台和林登贝格气象台（德国林登贝格气象观测站-理查德-Aßmann-Observatorium）合作的框架内开发。它用于获得单个设备的校准依赖性，并开发和比较各种校准依赖性的构建方法。这些技术是基于直接校准的光度计，对水蒸气的光谱实验室传输功能的使用，对计算方法使用光谱数据库的个别线路。我们希望，当详细考虑设备的参数和使用新的水汽吸收能力的结果时，可以达到测定大气中1-2%的水汽含量的准确度。
2010-11-15 astro-ph.IM physics.ao-ph physics.ins-det
Precision luminosity measurement with proton-proton collisions at the CMS experiment in Run 2
精确的光度测量对于LHC截面测量是必不可少的，以确定标准模型的基本参数，并限制或发现超越标准模型的现象。CMS探测器的光度是在运行2数据采集期间（2015-2018）在LHC相互作用点5使用$\sqrt{s}=13$ TeV的质子-质子碰撞测量的。绝对光度尺度获得使用束分离扫描和范德梅尔（VdM）的方法，和几个系统的不确定性来源进行了调查，从知识的规模提供的LHC磁铁束分离的质子束密度分布在横向方向的空间分量的nonfactorizability。当VdM校准应用于整个数据采集期间时，检测器线性度和稳定性测量对积分亮度的总不确定性有显著影响。在2016-2018年，报告的积分亮度是聚束强子对撞机最精确的测量之一。
2022-08-17 hep-ex physics.ins-det
Measurements with silicon photomultipliers of dose-rate effects in the radiation damage of plastic scintillator tiles in the CMS hadron endcap calorimeter
测量了CMS探测器强子端盖（HE）量热计中使用的塑料闪烁体瓦由于辐射损伤而导致的信号输出的减少。瓷砖暴露在质子-质子（pp）碰撞产生的粒子在欧洲核子研究中心大型强子对撞机与质心能量为13 TeV，对应于50 fb $^{-1}$交付的光度。的测量是基于读出通道的HE仪器与硅光电倍增器，并来自使用数据从几个来源：激光校准系统，一个可移动的放射性源，以及强子和μ子产生的PP碰撞。结果从几个辐照运动使用$^{60}$钴源进行了讨论。损伤呈现为剂量率的函数。在这些测量的范围内，对于固定剂量，损伤随剂量率的降低而增加。
2020-06-11 hep-ex physics.ins-det
Performance of the CMS electromagnetic calorimeter in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV
本文报告了CMS电磁量能器在LHC Run 2期间13 TeV质子-质子对撞中的运行性能，通过改进校准与能量测量方法，在更严苛的高亮度条件下实现了与Run 1相当的能量分辨率。
2024-09-05 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
Precise Beam Energy Determination for Hall A after the CEBAF 12 GeV Upgrade
为了进行正确的数据分析和物理事件重建，许多实验都需要对传输到托马斯·杰斐逊加速器实验室的束流能量进行精确和准确的测量。在杰斐逊实验室的6 GeV时代，经过多次测量，输送到实验A厅的能量被确定为2 E-4 dE/E;但在机器升级到12 GeV后，加速器的束流能量计算需要重新校准。为了将6 GeV时代的校准与12 GeV时代的校准联系起来，Hall A ARC能量测量系统保持不变。升级后，该系统用于确定输送到A厅的绝对射束能量，并为主机找到新的校准。为了确保这些结果的有效性，他们已经交叉检查使用弹性散射数据以及自旋进动数据。
2021-10-14 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
