Performance and Radiation Damage of the Heavy-Ion Silicon Beam Tracker in the BM@N Experiment
Joint Institute for Nuclear Research (JINR)（俄罗斯联合核研究所）
该研究针对BM@N实验的硅束流追踪器，利用¹²⁴Xe束流数据探究其性能与辐射损伤，发现提高偏置电压可恢复电荷收集效率，追踪效率仍接近99%，还重建了束流注量空间分布。
2026-10-14 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
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
Measurements and TCAD Simulations of Bulk and Surface Radiation Damage Effects in Silicon Detectors
在这项工作中，我们提出了一个辐射损伤模型的基础上引入深能级陷阱/复合中心适用于器件级数值模拟的辐射探测器在非常高的注量（例如，每平方厘米1 × 2 × 10^16 1-MeV当量中子）与表面损伤模型相结合，该模型是通过使用从γ辐照p-射线的测量中提取的实验参数开发的。类型专用测试结构。
2016-11-30 hep-ex physics.ins-det
The effect of the displacement damage on the Charge Collection Efficiency in Silicon Drift Detectors for the LOFT satellite
硅漂移探测器（SDD）技术已被选定用于大型X射线定时观测站（LOFT）空间飞行任务上的两个仪器。LOFT作为欧洲航天局“2015 - 2025年宇宙愿景”长期科学计划中M3发射机会的候选者，经历了为期三年的评估阶段。在LOFT评估阶段，我们研究了被困在地球磁层中的质子在SDD中产生的位移损伤。在以前的文章中，我们讨论了质子的非电离能损失对SDD漏电流的影响。本文测量了质子引起的位移损伤引起的电荷收集效率的变化，并与轨道上预期的损伤进行了比较。
2015-03-26 astro-ph.IM physics.ins-det
Combined Bulk and Surface Radiation Damage Effects at Very High Fluences in Silicon Detectors: Measurements and TCAD Simulations
在这项工作中，我们提出了一个新的组合TCAD辐射损伤建模方案，具有体积和表面辐射损伤效应，针对高亮度LHC硅探测器的分析。特别是，表面损伤模型已被开发，通过引入相关的参数（氮氧化物，NIT）提取的实验测量后，在剂量范围为10-500 Mrad（Si）的γ辐照后，对p型衬底测试结构进行。考虑碰撞电离和深能级截面变化的扩展体模型也被包括在内。通过将模拟结果与在非常高的注量（2 10^16 1 MeV当量n/cm^2）下进行的实验测量结果进行比较，该模型得到了验证，从而促进了TCAD方法在设计和优化未来HEP实验中使用的新一代硅探测器方面的应用。
2016-11-30 hep-ex physics.ins-det
A new model for the TCAD simulation of the silicon damage by high fluence proton irradiation
对于大型强子对撞机（HL-LHC）的高亮度阶段，在CMS和ATLAS实验的最内部像素探测器层的预期位置，3000 fb $^{-1}$后的估计等效中子注量为2 $\cdot$ 10 $^{16}$ n $_{eq}$ /cm $^2$，$_2$中的IEL（电离能量损失）剂量为12 MGy。像素传感器的优化和理解它们的性能作为通量和剂量的函数，使得TCAD模拟的辐射损伤模型，它描述了可用的实验数据，非常可取的。现有的体损伤模型不能同时描述$\ge 1\cdot 10^{15}$ n $_{eq}$ /cm $^2$注量下焊盘二极管的暗电流（I-V）、电容-电压（C-V）和电荷收集效率（CCE）的测量。因此，对于一个新的准确的体损伤模型的开发和验证，我们使用I-V，C-V和CCE测量垫二极管内的CMS-HPK活动和数据，最近用24 GeV/C质子辐照的样品。为了确定辐射损伤参数，我们利用Synopsys TCAD的“优化器”，它允许最小化测量和模拟的I-V，C-V和CCE之间的差异。这种优化的结果，汉堡五阱模型（HPTM），提供了一个一致的和准确的描述二极管的测量与质子辐照的通量范围从3 $\cdot$ 10 $^{14}$ n $_{eq}$ /cm $^2$到1.3 $\cdot$ 10 $^{16}$ n $_{eq}$ /cm $^2$。
2019-04-23 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
Integrated Circuit Readout for the Silicon Sensor Test Station
描述了用于硅传感器测量的各种芯片。这些芯片基于0.35 um和0.18 um CMOS工艺。几个模拟芯片与自触发/去随机化器一起允许测量为不同目的设计的硅传感器。跟踪系统，量热计，粒子电荷测量系统和其他应用传感器可以通过集成电路与激光或放射源读出进行研究。通过这种测试装置还可以研究硅传感器的电参数。
2009-06-11 physics.ins-det
Proton Irradiation Damage and Annealing Effects in ON Semiconductor J-Series Silicon Photomultipliers
硅光电倍增器（SiPM）由于其低偏置电压和对普通发光材料发射的波长敏感，近年来已成为流行的光转换器件。这些特性使它们对资源有限的任务特别有吸引力，如天基探测器应用。然而，已知空间辐射环境对半导体器件特别苛刻，其中高粒子注量会随着时间的推移而降低性能。由ON Semiconductor（正式名称为SensL）制造的特定SiPM的辐射硬度尚未使用高能质子进行研究，这些质子是空间辐射环境中固有的。为了研究这些影响，我们照射组的两个SiPM四个不同的通量的800兆电子伏的质子提供的加速器在洛斯阿拉莫斯中子科学中心。$1.68\times10^{9}$、$1.73\times10^{10}$、$6.91\times10^{10}$、和$1.73\times10^{11}$质子cm $^{-2}$，和它们相应的估计剂量的$0.15$，$1.55$，选择$6.19$和$15.5$ kRad是基于对SiPM在持续10年的行星际空间任务期间可能接受的潜在暴露的估计。我们报告这些剂量对暗电流和自退火时间的影响。
2019-11-19 physics.ins-det
TCAD Simulations of Radiation Damage in 4H-SiC
本文提出在TCAD工具中建模4H-SiC辐射损伤的方法，通过验证框架并仿真中子辐照探测器，成功复现电容与正向电流随注量变化的测量结果，并用空间电荷区机制解释了电流下降现象。
2024-07-22 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
Radiation Damage Studies of Silicon Photomultipliers
我们报告的硅光电倍增器（SiPM）的辐射硬度的测量由布鲁诺凯斯勒基金会在意大利（1 mm $^2$和6.2 mm $^2$），透视技术和仪器中心在俄罗斯（1 mm $^2$和4.4 mm $^2$），日本滨松公司（1 mm $^2$）。在Massachusetts General Hospital使用212 MeV质子束照射SiPM，SiPM在工作电压下接收高达$3 \times 10^{10}$质子/cm $^2$的注量。在照射期间连续读取漏电流。周期性地暂停质子的递送以记录响应于校准光脉冲的示波器迹线，以监测SiPM的增益、光子检测效率和暗计数。漏电流和暗噪声随注量的增加而增加。Te漏电流被发现是成比例的噪声分布的均方差，表明暗计数是由于增加随机个别像素激活，而SiPM仍然完全功能的光子探测器。发现SiPM在室温下退火，在大约100天内漏电流减少了2倍。
2008-09-27 physics.ins-det
Simulation of radiation damage effect on silicon detectors using RASER
Shandong Institute of Advanced Technology（山东高等技术研究院）；Jilin University（吉林大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院高能物理研究所）；Tsinghua University（清华大学）
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
Radiation damage on Silicon Photomultipliers from ionizing and non-ionizing radiation of low-earth orbit operations
本文通过质子与X射线辐照FBK生产的不同尺寸NUV-HD SiPM，并结合在线IV测量与辐照前后功能表征，识别最适合空间应用的耐辐射工艺和版图变体。
2024-05-12 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
Fabrication of Analog Electronics for Serial Readout of Silicon Strip Sensors
研制了一套用于硅条传感器串行读出的模拟电路板。市售放大器安装在自制的混合板上，以接收来自硅条传感器的模拟信号。此外，另一个自制的电路板制造，以便将放大器控制信号转换成合适的格式，并提供偏置电压的放大器以及硅传感器。我们讨论了我们开发的电路板的制造工艺和性能的技术细节。
2007-04-23 physics.ins-det
Silicon detectors: damage, modelling and expected long-time behaviour in physics experiments at ultra high energy
在这方面的贡献，材料的结构修改和设备的退化进行建模，并与实验数据进行比较，更多的结晶度，温度，晶体取向和氧浓度，考虑到存在的新的主要四重协调缺陷，除了空位和间隙。对下一代高能物理实验如LHC、SLHC、VLHC或ULHC中探测器在具体环境中的行为进行了一些估计。
2006-11-15 hep-ph physics.ins-det
Simulation and Experimental Study of Plasma Effects in Planar Silicon Sensors
在硅传感器中，与存在低载流子密度的情况相比，高密度的电子-空穴对导致电流脉冲形状和所收集电荷的空间分布的变化。本文提出了一个详细的比较数值模拟与时间分辨电流测量的平面硅传感器使用660~nm的激光，以创建不同密度的电子空穴对。
2010-10-14 physics.ins-det
In-situ Radiation Damage Study of Silicon Carbide Detectors Subjected to Clinical Proton Beams
Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences（玛丽塔·布劳粒子物理研究所，奥地利科学院）；Institute of Atomic and Subatomic Physics, TU Wien（维也纳工业大学原子与亚原子物理研究所）
研究硅碳探测器在临床质子束中的辐射损伤，通过原位测量确定供体移除率，为辐射耐候探测器技术提供定量基础。
2026-02-26 physics.ins-det
Scenarios about the long-time damage of silicon as material and detectors operating beyond LHC collider conditions
对于新的强子对撞机LHC及其在光度和能量方面的一些更新，如SLHC和VLHC，硅探测器可能是一个重要的选择，特别是对于跟踪系统和量热法。本文的主要目标是分析在这些恶劣条件下，在连续辐射场中，大部分硅作为材料和硅探测器的预期长期退化。本文在作者以前建立的唯象模型的框架内讨论了硅在能量和光度升级的各种情况下的行为。不同的硅材料参数导致不同的技术被认为是评估什么材料更难辐射，从而可以最大限度地减少设备参数在连续长时间运行的条件下的退化。
2004-02-23 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Radiation Induced Point and Cluster-Related Defects with Strong Impact to Damage Properties of Silicon Detectors
这项工作的重点是辐射引起的缺陷负责硅探测器的退化的调查。通过对60Co射线、6和15MeV电子、23GeV质子和1MeV等效反应堆中子辐照引起的缺陷的比较研究，发现点缺陷和团簇中心的存在对Si二极管的损伤特性有很大影响。基于缺陷分析的微观原因和它们对探测器性能的宏观后果之间的详细关系。特别是，它表明，暴露于高水平的60 Co剂量后的Si器件性能的变化可以完全理解的两个点缺陷的形成，都强烈依赖于在硅体中的氧浓度。强子辐照的特殊性是退火效应，退火效应分别降低。增加了最初观察到的损伤效应，如耗尽电压的变化所示。一组三个集群相关的缺陷，显示为深孔陷阱，被证明是负责具体的反向退火。它们的形成不受氧含量或Si生长过程的影响，这表明它们是位于扩展的无序区域内的多空位的复合物。
2009-09-24 hep-ex physics.ins-det
Study of silicon sensors for precise timing measurement
具有高时间分辨率的硅传感器可以帮助国际直线对撞机（ILC）中的粒子识别。我们正在研究低增益雪崩二极管（LGAD）作为一个高定时分辨率传感器。由于雪崩光电二极管（APD）具有与LGAD相同的倍增结构，因此作为LGAD开发的一个步骤，我们现在专注于表征APD。我们研究了带有放射性同位素粒子的APD的特性。
2020-02-17 physics.ins-det
Developments in Readout for Silicon Microstrip Sensors at a Linear Collider Detector
我们报告最近的结果使用的电荷划分，以获得一个纵向坐标从硅条探测器，和电子读出噪声的来源，长，薄条。这些结果为直线对撞机硅微带传感器组成的带电粒子跟踪系统的设计提供了依据。
2010-05-14 physics.ins-det
High-Precision Contactless Optical 3D-Metrology of Silicon Sensors
我们描述了一种非接触式光学三维硅微带传感器计量的设置和程序。通过视频显微镜和高精度XY工作台获得空间点。XY维度是从工作台的移动和模式识别中获得的，而Z维度是从光学系统与被调查对象的不同距离处拍摄的显微图像的快速傅立叶变换分析中获得的。该装置用于测量安装在碳纤维结构上的硅传感器的位置，精度为几微米。
2018-12-03 physics.ins-det
Experience on 3D Silicon Sensors for ATLAS IBL
3D硅传感器，其中等离子体微加工用于在硅衬底中蚀刻深窄孔以形成PIN结的电极，代表了高能物理实验中跟踪探测器的内部像素层的可能解决方案。这种类型的传感器已被开发为可插入B层（IBL），一个额外的像素层，已安装在ATLAS在目前关闭的大型强子对撞机在欧洲核子研究中心。本文介绍了在设计、测试和鉴定用于装备IBL部分的传感器和探测器模块方面的经验。基于ATLAS IBL三维硅传感器的经验，我们讨论了在高光度LHC（HL-LHC）上升级ATLAS和CMS的可能的新发展。
2014-12-19 physics.ins-det
Development of novel silicon sensors with high time and spatial resolution
研究了具有高时间分辨率（LGAD：Low Gain Avalanche Detector）和高位置分辨率（PSD：Position Sensitive Detector）功能的硅垫传感器，并将其应用于国际直线对撞机（ILC）探测器的硅钨电磁量能器中。制造原型传感器，配备专用ASIC（专用集成电路），并使用正电子束和放射性同位素进行测试。的第一个结果的测量与LGAD的时间分辨率和位置重建与PSD的报告。
2021-01-06 physics.ins-det
Simulation of beam induced lattice defects of diamond detectors using FLUKA
金刚石越来越多地用作粒子探测的探测器材料。金刚石的一个论点是与硅相比具有更高的辐射硬度。由于不同的粒子在不同的能量下具有不同的辐射损伤潜力，因此预测辐射损伤的标度规则是必要的。对于硅探测器，非电离能量损失（NIEL）用于缩放不同粒子的影响。预测辐射损伤的另一种方法是基于Norget-Robinson-Torrens定理来预测每个原子的位移数（DPA）。这提供了更好的缩放规则，因为考虑了重组效应。该模型在FLUKA蒙特卡罗模拟包中实现，用于质子、中子和π介子。我们比较了NIEL和DPA的模拟结果的金刚石和硅材料暴露于质子，中子和π介子的能量范围很广。
2013-08-25 physics.ins-det
Alignment of Silicon tracking systems R&D on Semitransparent Microstrip Sensors
我们总结了一种新型的半透明微带传感器的研发活动，用于基于激光的硅跟踪器对准系统。这种新型传感器可用于颗粒跟踪和激光探测。该研究线的目的是增加硅微带探测器对红外线的光学透射率（T），对传感器设计进行微小修改，仍然适合其工业生产。在传感器设计中使用的光学模拟已经过实验验证，对几个图案化的材料样品。这些活动是在SiLC为下一个国际直线对撞机合作的背景下进行的。
2009-01-09 physics.ins-det
TCAD Simulations of Humidity-Induced Breakdown of Silicon Sensors
本研究使用Synopsys TCAD仿真结合光子发射成像和Top-Transient Current Technique测量，探究了环境湿度对硅传感器击穿电压的影响，揭示了p-bulk硅传感器外围电场和载流子密度随相对湿度趋向击穿的演化过程。
2025-03-04 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
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
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。
2023-01-04 physics.ins-det
A beam-driven proton irradiation setup for precision radiation damage tests of silicon detectors
本文开发并调试了一种基于波恩等时性回旋加速器14 MeV质子束的束流驱动辐照装置，通过低温扫描辐照和束流剂量测量实现高均匀度注量，并用LFoundry传感器验证了质子硬度因子，支持数小时内完成高达10^16 neq/cm²的辐照。
2024-05-05 physics.ins-det
Investigations into the impact of locally modified sensor architectures on the detection efficiency of silicon micro-strip sensors
LHC的高亮度升级将需要用内部跟踪器（ITk）取代ATLAS的内部探测器，以应对更高的辐射水平和更高的轨道密度。原型硅条探测器模块目前正在开发，并在粒子测试束和X射线束的性能进行了研究。在先前的原型模块的测试梁研究中，发现硅传感器条在从74.5 { \upmu }m的条间距变化的区域中响应。这些变化与传感器架构的局部特征有关。本文介绍了详细的传感器测量结果在X射线和粒子束调查的影响传感器功能（金属垫和p-停止）上的传感器条的响应区域。
2017-07-03 physics.ins-det
Radiation damage caused by cold neutrons in boron doped CMOS active pixel sensors
CMOS单片有源像素传感器（MAPS）被认为是带电粒子跟踪领域的新兴技术。它们将被用于像STAR，CBM和ALICE实验的顶点检测器，并被考虑用于ILC和ATLAS的跟踪器。在这些应用中，传感器暴露于相当大的辐射剂量。虽然MAPS对电离辐射和快强子的耐受性是众所周知的，但迄今为止还没有研究过低能中子引起的损伤。这些慢中子可以引发在MAPS的掺B硅活性介质中发现的$^{10}$ B掺杂剂的核裂变。这种效应预计会产生未知量的辐射损伤，超出纯硅的NIEL（非电离能量损失）模型的预测。我们通过计算这种裂变产生的额外NIEL来估计这种效应的影响。此外，我们显示了第一次测量数据的CMOS传感器，用冷中子照射。经验结果与更新的NIEL模型的预测相矛盾，定性和定量：用慢中子照射的传感器显示出意想不到的和强的受体去除，这是没有观察到的传感器用MeV中子照射。
2017-06-08 physics.ins-det
LHCb VELO software alignment, Part III: the alignment of the relative sensor positions
LHCb Vertex传感器包含42个硅传感器模块。每个模块有两个硅传感器。提出了一种用于从数据确定每个模块内的硅传感器的相对对准的方法。软件实现的细节进行了讨论。蒙特卡罗模拟研究表明，在传感器平面内获得的对准精度为1.3微米。
2008-07-22 physics.ins-det
Silicon Sensors implemented on p-type substrates for high radiation resistance applications
硅基微图案探测器是现代高能物理实验中必不可少的元件。成本效益和高抗辐射性是用于内跟踪装置的技术的两个重要要求。基于p型衬底的工艺对于这些应用具有非常强的吸引力。最近的成果和原型正在进行的努力进行审查。
2007-01-23 physics.ins-det
Electro-optical imaging of electric fields in silicon sensors
提出了一种利用光电成像技术测量硅探测器中电场的概念装置。它基于Franz-Keldysh效应，该效应描述了能量接近硅带隙的光吸收的电场依赖性。使用已发表的数据，估计测量精度为1至4 kV/cm。该装置旨在确定辐射损伤硅探测器中的电场，作为辐射通量和粒子类型、温度和偏置电压的函数。的整体概念和个别组件的设置。
2021-02-08 physics.ins-det
Optimizing floating guard ring designs for FASPAX N-in-P silicon sensors
FASPAX（费米-阿贡半导体像素阵列X射线探测器）是一种快速集成的区域探测器，具有广泛的动态范围，用于升级后的高级光子源（APS）的时间分辨应用。FASPAX是一种具有预期$\mbox{13 $ MHz $}$图像速率的突发模式探测器，它还将采用一种新型集成电路，以实现从单光子灵敏度到$10^{\text{5}}$ x射线/像素/脉冲的宽动态范围。为了实现这些雄心勃勃的目标，需要一种新型的硅传感器设计。本文将详细介绍FASPAX传感器的早期设计。将介绍TCAD优化研究的结果和原型传感器的表征。
2016-09-13 physics.ins-det
Micrometric Position Monitoring Using Fiber Bragg Grating Sensors in Silicon Detectors
介绍了用于高能物理硅探测器结构变形监测、定位和测量的光纤光栅传感器的长期稳定性、分辨率、抗辐射性和特性研究结果。
2005-12-28 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
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
Analysis of radiation damage in silicon charge-coupled devices used for dark matter searches
晶体探测器中的核反冲会产生晶体缺陷形式的辐射损伤，这些缺陷可以在科学级CCD中测量，因为器件中温度升高会刺激泄漏电流的局部热点。在这一过程中，我们使用中子源产生DAMIC-M CCD中的缺陷，并使用在不同温度下漏电流的增加，我们演示了一个程序，用于识别晶体缺陷的DAMIC-M实验的CCD。这是第一次对核反冲产生的单个缺陷进行研究。该技术可用于区分某些能量范围内的核反冲和电子反冲，这将提高CCD探测器寻找弱相互作用暗物质的能力。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
A Comparison of the Effects of Neutron and Gamma Radiation in Silicon Photomultipliers
测量了γ射线对硅光电倍增器（SiPMs）的辐照损伤效应，并与中子辐照损伤作了比较。在布鲁克海文国家实验室和匈牙利德布勒森核研究所的固态伽马射线辐照设施（SSGRIF）中，将来自滨松的几种MPPC暴露于伽马射线和中子。伽马射线暴露范围为1 krad至1 Mrad，中子暴露范围为10 $^8$ n/cm $^2$至10 $^{12}$ n/cm $^2$。伽马射线损伤的主要影响是增加噪声和泄漏电流的照射设备，类似于从中子损伤所看到的，但损伤的水平是相当少的在相当高的曝光水平。此外，伽马射线的损伤在几百krad后饱和，而中子的损伤没有显示出饱和的迹象，这表明两种情况下的不同损伤机制。还测量了由于辐射导致的SiPM的窗口材料中的光吸收的变化。进行这项研究，以评估使用SiPM的粒子物理应用与中等水平的辐射暴露。
2019-04-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Charge and temporal characterisation of silicon sensors using a two-photon absorption laser
第一次测量是从一个新委托的双光子吸收（TPA）设置在Nikhef。系统的各个组成部分的特性进行了讨论。两个平面硅传感器，一个是电子收集和一个空穴收集，其特征在于与电荷收集和时间分辨率的详细测量。TPA斑点被确定为在硅中具有0.975（11）$μ\text{m}$的半径和23.8 $μ\text{m}$的长度。系统的触发时间分辨率最大为30.4 ps。对于两种传感器，在像素上观察到均匀的电荷收集，并且使用TPA技术直接对像素侧金属化进行成像。单个像素的最佳时间分辨率分别为电子和空穴收集传感器的600 ps和560 ps，并且由ASIC贡献主导。在传感器中的不同深度和像素内的位置处进行了进一步扫描，并且显示出均匀的响应。它的结论是TPA设置是一个强大的工具，调查硅传感器的电荷收集和时间特性。
2022-01-24 physics.ins-det
Signal coupling to embedded pitch adapters in silicon sensors
我们已经研究了嵌入式间距适配器的影响，在n衬底硅微带传感器的信号形成与梁测试和模拟的数据。根据模拟，间距适配器金属层的存在改变了传感器内部的电场，导致附近条带上的信号形成减慢以及间距适配器上的拾取效应。这可能导致检测穿过桨距适配器区域的颗粒的效率低下。所有这些效应都已在梁试验数据中观察到。
2017-08-10 physics.ins-det
Radiation hardness of diamond and silicon sensors compared
从实验和理论上比较了硅带电粒子传感器与单晶和多晶金刚石传感器的抗辐射能力。结果表明，对于Si和C-传感器，NIEL假设，即信号损失与非电离能量损失成正比，是一个很好的近似本数据。在入射质子和中子能量远高于0.1 GeV的辐射损伤是由非弹性截面为主，而在非相对论能量的弹性截面占主导地位。较小的非弹性核子-碳截面和轻的核碎片意味着在高能量下，金刚石比硅更难辐射，而在低于0.1 GeV的能量下，差异变得明显更小。
2007-05-01 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
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
Neutron Irradiation and Electrical Characterisation of the First 8" Silicon Pad Sensor Prototypes for the CMS Calorimeter Endcap Upgrade
本研究针对CMS高粒度量能器升级需求，开展了8英寸硅pad传感器的中子辐照与电学表征，完成了研发关键里程碑并给出了传感器电学特性结果。
2022-09-21 physics.ins-det
Challenges for Silicon Pixel Sensors at the European XFEL
硅像素传感器在欧洲XFEL的主要挑战的系统的实验研究。X射线的高瞬时密度和XFEL脉冲的高重复率会导致等离子体效应引起的信号失真和严重的辐射损伤。确定了X射线辐射损伤的主要参数，并研究了它们对p+n传感器的影响。这些研究形成了在欧洲XFEL实验的像素传感器的优化设计的基础。
2012-12-20 hep-ex physics.ins-det
The Silicon Electron Multiplier Sensor
硅电子倍增器（SiEM）是一种用于最小电离粒子（MIP）检测的新型传感器概念，它使用内部增益和精细间距来实现出色的时间和空间分辨率。与增益区由掺杂引起的传感器（LGAD、APD）相比，SiEM中的放大是通过使用MEMS制造技术在嵌入硅块体内的复合电极结构中施加电势差来实现的。由于预期在辐射损伤的情况下没有增益层失活，因此预期这种结构能够承受高达$10^{16} n_{eq}$的注量。各种几何形状和偏置配置进行了研究，所考虑的制造工艺所施加的边界内。研究了在$6 - 15 μm$范围内单元尺寸的有效增益、传感器中的场、漏电流和击穿条件。模拟结果表明，增益超过10可以实现，和研究的时间结构的感应信号从电荷云沉积在传感器的中间显示，类似于其他传感器的时间分辨率与内部增益可以预期。计划的概念验证传感器的制造和随后的表征进行了讨论。
2022-03-02 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
