Performance of triple-GEM detectors for the CMS Phase-2 upgrade measured in test beam
CMS实验第二阶段升级的端盖μ子系统的GE 2/1和ME 0站的三重GEM探测器已在试验束中运行，以测量其效率和空间分辨率，同时还使用了一个高空间分辨率的三重GEM跟踪器。GE 2/1探测器的生产模块和原型ME 0探测器显示出出色的本地效率。采用随机孔扇区化的GEM箔的原型探测器显示出死区的显著减少。跟踪器的空间分辨率已被测量，并发现接近预期值75 μm。
2022-10-14 hep-ex physics.ins-det
CMS precision timing physics impact for the HL-LHC upgrade
作为第二阶段升级计划的一部分，紧凑型μ子螺线管（CMS）探测器将采用新的计时层，旨在测量最小电离粒子（MIP），时间分辨率为$\sim$ 30 ps。精确的计时将减轻高亮度LHC预期的具有挑战性的堆积水平的影响。分配给每个轨道的时间信息将使得能够使用4D顶点，这将使堆积减少5倍，从而恢复当前条件。精确定时还将实现新的基于时间的隔离和改进的$b$标记算法。当观察二希格斯玻色子事件衰减为一对$b$ -夸克和两个光子时，所有这些都转化为有效光度的$\sim20\%$增益。我们提出了预期的改进，在物理性能与精确定时与升级CMS检测器。
2018-10-01 hep-ex physics.ins-det
The CMS Tracker Upgrade for the High-Luminosity LHC
LHC机器正在计划一个升级计划，该计划将在2028年顺利地将瞬时光度提高到约$5-7.5\times10^{34}~\mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}$，到2039年底可能达到3000-4500 fb $^{-1}$的积分亮度。这种高亮度LHC方案，HL-LHC，将需要LHC探测器的准备计划，称为第二阶段升级。目前的CMS外部跟踪器已经超出了设计规格，最近安装的CMS第一阶段像素探测器将无法在HL-LHC辐射条件下生存。因此，CMS将需要全新的设备，以充分利用高要求的操作条件和交付的光度。新的外部跟踪器也应该有触发功能。为了实现这些目标，研发活动研究了外部跟踪器和像素内部跟踪器的不同选择。所制定的解决办法将允许在1级触发机制中纳入跟踪信息。跟踪器升级的设计选择进行了讨论，以及一些突出的技术选择和研发活动。
2019-11-06 hep-ex physics.ins-det
CMS pixel upgrade project
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机以7 TeV的质心能量完成了第一年的pp碰撞。虽然充分发挥其潜力的调试工作仍在进行中，但有计划在2016年后对其组件进行升级，使其瞬时亮度超过最初的设计值。CMS探测器最里面的部分，像素探测器，需要相应的升级。计划于2016年全面更换像素探测器。它不仅将解决本系统在较高数据速率下的限制，而且将积极地降低基准跟踪体积内的材料量，这将导致更好的跟踪和b标记性能。本文给出了该项目的概述，并阐明了动机和预期的改进检测器的性能。
2011-01-31 hep-ex physics.ins-det
Status of the production of GEM chambers for the CMS experiment at Large Hadron Collider
本文报告了CMS实验为高亮度LHC升级而进行的GEM室生产现状及质量控制测试进展。
2024-03-28 hep-ex physics.ins-det
A new Slow Control and Run Initialization Byte-wise Environment (SCRIBE) for the quality control of mass-produced CMS GEM detectors
CMS合作旨在通过在CMS实验的端盖安装新的气体电子倍增器（GEM）室来改善HL-LHC的μ子触发和跟踪性能。第一个μ介子端盖站的GEM室的建造和调试正在几个实验室使用共同的质量控制协议加速进行。SCRIBE框架是一个可扩展的跨平台基于Web的应用程序，用于RD51可扩展读出系统（SRS），可近实时地控制数据采集和分析数据。它的开发主要是为了简化和标准化所有生产现场的GEM腔室响应均匀性的测量。SCRIBE工作时对原始SRS脉冲高度数据进行零抑制。这使得具有3072个条带的CMS GEM腔室的采集速率增加到5 kHz，并且允许通过几个小时的数据采集进行条带响应比较。SCRIBE还管理并行数据重建，以向用户提供关于腔室响应的近实时反馈。第一批批量生产的CMS GEM室委托SCRIBE的响应性能的初步结果。
2016-12-19 hep-ex physics.ins-det
Current status of the CMS Inner Tracker upgrade for HL-LHC
本文介绍了为应对HL-LHC高亮度环境，CMS实验Phase II升级中内追踪器的替换方案、设计技术选型，以及原型验证和大规模生产筹备的最新进展。
2025-05-08 hep-ex physics.ins-det
Evolution studies of the CMS ECAL endcap response and upgrade design options for High-Luminosity LHC
计划于2022年及以后在LHC运行的高亮度将意味着辐射水平和粒子注量相对于目前的LHC运行条件增加一个数量级。CMS电磁量能器（ECAL）由75，848个结晶钨酸铅晶体组成，其性能演变表明，HL-LHC运行需要升级其端盖，以确保足够的性能。从LHC碰撞周期，束流测试和质子辐照晶体的实验室测量的结果相结合，以预测在HL-LHC的电流检测器的性能。此外，概述了各种研究和发展的替代ECAL端盖的HL-LHC运行期间的研究。
2014-09-10 hep-ex physics.ins-det
Impact of the HL-LHC detector upgrades on the physics program of the ATLAS and CMS experiments
由于对撞机及其实验的优异性能，LHC已经获得了丰富的物理结果。在高亮度LHC（HL-LHC）阶段有望实现更多的结果。预计在10年的运行中，LHC的设计亮度将提高10倍，达到4000 fb-1。LHC的升级是由观察和测量稀有过程的前景所驱动的。高粒子产生率和辐射剂量导致对撞机实验的环境具有挑战性。ATLAS和CMS实验正在升级甚至更换几个探测器组件，以应对这种环境。在本报告中，将概述探测器升级及其对实验物理方案的影响。
2021-05-24 hep-ex physics.ins-det
Triple-GEM detectors for the Phase-2 upgrade of the CMS muon spectrometer
本文介绍 CMS 缪子谱仪 Phase-2 升级中 GE1/1、GE2/1 和 ME0 三个 triple-GEM 探测器站的调试、性能验证及部署进展。
2023-12-07 hep-ex physics.ins-det
Commissioning and first results from the CMS phase 1 upgrade pixel detector
CMS像素探测器的第1阶段升级旨在保持$2 \times 10^{34} \mathrm{~cm}^{-2} \mathrm{~s}^{-1}$瞬时亮度下的跟踪性能。桶和端盖磁盘系统现在都具有一个额外的层（4个桶层和3个端盖磁盘），以及一个数字读出，提供足够大的带宽来读出其1.24亿像素通道（与以前的系统相比，像素增加了87.7%）。后端控制和读出系统也相应地从基于VME的升级为基于微型TCA的。该探测器现在还配备了双相CO $_2$冷却系统，可减少跟踪区域的材料预算。该探测器已于2017年初安装在CMS内部，目前正在采集数据。这些会议记录讨论了CMS第1阶段像素探测器的调试和操作经验。CMS第一阶段像素探测器与今年的大型强子对撞机质子-质子碰撞数据的第一个结果。新的像素检测器在命中分辨率、跟踪和顶点分辨率方面优于前一个。
2018-07-24 hep-ex physics.ins-det
CMS RPC Activities During LHC LS-2
第二次LHC长停堆期（LS 2）是CMS电阻板室（RPC）完成巩固和升级项目的重要机会。整合包括气密性、HV（高压）、LV（低压）和慢速控制操作的检测器维护。RPC第2阶段升级的所有服务，即RE 3/1和RE 4/1，预计将安装到LS 2。本文总结了RPC系统的维护和升级活动。
2020-05-26 hep-ex physics.ins-det
The High-Level Trigger for the CMS Phase-2 Upgrade
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）将开创高能物理学的新纪元。HL-LHC的实验条件需要高达$7.5 \times 10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的瞬时亮度和高达200个同时碰撞每束交叉（堆积）。为了应对这些条件，CMS探测器将进行一系列改进，即所谓的第二阶段升级。特别是，数据采集和高级触发器（DAQ-HLT）的升级必须解决更高的事件率和更复杂的事件。在本文中，我们将讨论HLT升级的各个方面，详细介绍了在线重建的发展，简化HLT菜单的构建，表征和定时/速率测量，HLT中异构体系结构的作用以及直到第2阶段开始的工作计划和里程碑。
2022-11-16 hep-ex physics.ins-det
Usage of tracking in the CMS Level-1 trigger for the High Luminosity LHC Upgrade
在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）上，CMS实验将面临一个苛刻的环境，其瞬时亮度高达7 × 10 $^{34}$ /cm $^2$ /s，相当于平均每个聚束交叉140-200次多重质子-质子碰撞。HL-LHC CMS 1级（L1）触发升级的主要目标是维持尽可能低的触发阈值，并与LHC目前使用的触发阈值相当，并可能包括在LHC上不可行的新触发。这将通过升级探测器读出电子设备来实现，以允许更大的L1触发率，并首次在L1触发器中包括跟踪信息。如何跟踪信息可以被用来减少L1触发率的例子。
2018-11-16 hep-ex physics.ins-det
Quartz Plate Calorimetry for CMS HE Upgrade
对CMS数据的分析和基于这些结果的模拟预测表明，CMS强子端盖量能器（HE）瓦中的电流衰减器的性能将在高亮度LHC（HL-LHC）时代急剧下降。为了继续该区域的物理程序，需要更换HE瓦片。新瓷砖应具有可比/改进的性能，抗辐射，可靠和坚固。
2013-08-29 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Characterization of a high bandwidth readout chain for the CMS Phase-2 pixel upgrade
CMS合作正在为高亮度LHC建造一个新的内部跟踪像素探测器。每个像素读出芯片将由160 Mbps的单个串行输入流控制，并将通过四个电流模式逻辑（CML）1.28 Gbps输出发送数据。读出芯片将被分组在模块中，并通过长达1.6米的低质量电气链路连接到低功耗千兆收发器（lpGBT）和多功能链路加收发器（VTRx+）模块，以10 Gbps的速度将数据以光学方式发送到探测器外电子设备。这些组件和系统测试的读出链的表征。
2022-09-01 hep-ex physics.ins-det
Test Beam Campaigns for the CMS Phase I Upgrade Pixel Readout Chip
目前的CMS硅像素探测器作为CMS实验的最内部组件，在LHC设计亮度下表现良好，但在LHC峰值亮度为2x 10 e34 cm^-2 s^-1时会出现严重的效率低下。因此，计划升级CMS像素检测器，包括新的读出芯片。芯片设计包括额外的片内缓冲单元以及像素单元中的高速数据链路和低阈值比较器。通过这些改变，升级后的像素检测器将能够在高亮度和堆积所带来的增加的要求下保持或甚至提高当前检测器的效率。这些设计变化的影响，例如位置分辨率和电荷收集效率进行了详细研究，使用精密跟踪望远镜在DESY试验束设施。高望远镜跟踪分辨率使得即使在被测设备的单个像素单元内也可以精确研究跟踪效率、电荷共享和收集。该出版物重点介绍了新像素读出芯片的改进性能和功能，并总结了未辐照和辐照器件的测试光束活动结果。芯片设计的功能，其改进的充电阈值，重新设计的数据传输和缓冲方案已被验证。
2014-10-02 hep-ex physics.ins-det
CMS detector: Run 3 status and plans for Phase-2
本文总结了CMS探测器在Run 3的升级现状及Phase-2计划，包括为应对高亮度LHC条件而进行的探测器、电子设备等广泛升级。
2023-09-06 hep-ex physics.ins-det
Process Quality Control Strategy for the Phase-2 Upgrade of the CMS Outer Tracker and High Granularity Calorimeter
在2025年至2027年之间，CMS（紧凑型μ子螺线管）探测器的一些基本组件-最值得注意的是跟踪器和量热计端盖-将升级为HL-LHC（高亮度大型强子对撞机）条件。升级后的CMS外部跟踪器和新CMS高粒度量热仪（HGCAL）的部件将包括超过$50{,}000$的新硅传感器，覆盖总面积约为$800\,\text{m}^{2}$。传感器系列生产需要专门的策略来监控生产过程的质量和稳定性。该策略是基于一个测试结构集，提供了快速，方便地访问关键工艺参数。这些参数包括传感器上无法直接获取的参数（例如氧化物电荷浓度和界面陷阱密度）以及需要进行潜在破坏性测量的参数（例如介电强度）。在每个生产晶圆上至少实施两次该集合。它分为用于最相关工艺参数的初始评估的测试结构和用于深入分析的结构。所有结构都可以使用20针探针卡和自动定位平台进行接触。使用该系统，可以在大约30分钟内对一个晶片进行初步分析。在本文中，CMS协作提出了第2阶段升级的质量保证计划，重点是过程质量控制。我们介绍了传感器工艺细节、将在CMS外部跟踪器和HGCAL的生产运行中实施的测试结构集布局以及说明所含测试结构功能的测量结果。
2020-03-24 hep-ex physics.ins-det
Study of the readout chip and silicon sensor degradation for the CMS pixel upgrade
混合硅像素探测器目前用于紧凑型μ子螺线管（CMS）实验的最内部跟踪系统。已经证明了大型强子对撞机（LHC）运行几年所能承受的辐射通量，尽管预计硅探测器靠近相互作用点的部分会出现一些退化。在大型强子对撞机升级阶段，硅像素探测器预计的剂量水平将高得多。为了面对这个方面，已经在硅传感器和读出芯片上执行了具有高于$\mathcal{O}(10^{15})$ n $_{\textrm{eq}}$ /cm $^2$的注量的专用辐照测试。在操作中的传感器和读出芯片的能量密度的函数的变化。的电荷收集效率进行了研究：部分恢复的检测器的效率，可以通过操作的检测器在一个受控的环境中，并在较高的偏置电压。
2011-10-06 hep-ex physics.ins-det
Precision Calorimetry at HL-LHC: Upgrade of the CMS Electromagnetic Calorimeter
CMS探测器的电磁热量计（ECAL）在实验的物理程序中发挥了重要作用，在整个数据采集过程中提供了出色的性能。高亮度LHC将带来新的挑战。每束交叉的相互作用数量增加四到五倍将需要更高的时间分辨率和噪声抑制能力。由于这些原因，电子读数已完全重新设计。一个双增益跨阻抗放大器和一个ASIC提供两个160 MHz的ADC通道，增益选择和数据压缩将用于新的读出电子。触发决策将被移出检测器，并将由功能强大且灵活的FPGA处理器执行，从而允许应用更复杂的触发算法。升级后的ECAL将能够在整个HL-LHC中进行高精度的能量测量，并将大大提高10 GeV以上光子和电子的时间分辨率。
2021-06-08 hep-ex physics.ins-det
Radiation Hard & High Light Yield Scintillator Search for CMS Phase II Upgrade
大型强子对撞机的CMS探测器需要进行重大升级，以应对更高的瞬时光度和更高的辐射水平。前向背衬强子量能器的活性介质预计是抗辐射的、高光产额的闪烁材料或类似的替代品。在此背景下，我们研究了各种抗辐射材料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN），高效率反射镜（HEM）和具有各种涂层的石英板。石英片是纯切伦科夫辐射体，其辐射硬度已得到证实。为了增加光输出，我们考虑了有机和无机涂层材料，例如对三联苯（pTp）、蒽和掺镓氧化锌（ZnO：Ga），它们作为薄层施加在石英板的表面上。在这里，我们提出了相关的试验束活动，实验室测量和最近的发展的结果。
2015-10-29 hep-ex physics.ins-det
Prototyping and qualification of 2S modules for the CMS Outer Tracker upgrade at the HL-LHC
为了准备高亮度LHC，CMS实验的整个跟踪器探测器将作为第二阶段升级的一部分进行更换。新的外部跟踪器将包括大约13，000个硅传感器模块，其中7608个是由两个平行安装的硅条传感器组成的“2S模块”，5592个是由单个模块中的一个像素和一个条带传感器组成的“PS模块”。这些模块通过关联两个传感器层的命中信息向1级触发器提供跟踪信息，从而允许通过横向动量来区分粒子轨迹。为了保证数据采集期间的成功操作，外部跟踪器模块的生产必须满足严格的要求。本说明将讨论组装程序以及在CERN进行的电子、热和振动测试的一些关键结果，这些测试用于鉴定2S模块设计和准备模块组装程序。
2021-12-03 hep-ex physics.ins-det
Snowmass White Paper CMS Upgrade: Forward Lepton-Photon System
本白皮书概述了一个升级的前向区域的建议，以扩展CMS轻子（e，mu）和光子物理达到2.2<eta<5，用于LHC和SLHC，这也为现有或新的前向强子量热法提供了更好的性能，用于喷射能量和（eta，phi）测量，特别是在高流明的堆积/重叠下，随着LHC亮度，能量和辐射损伤的增加。
2013-08-12 physics.ins-det
Techniques for mass production of large-sized GEM foil by the Korean CMS group for CMS phase-2 upgrade
韩国CMS小组为CMS二期升级开发了大规模生产大尺寸GEM箔的技术，采用双掩模和低毒性湿法蚀刻，并优化了焊接工艺以提高生产效率。
2023-09-28 physics.ins-det
CMS Pixel Detector Upgrade
目前的紧凑型μ子螺线管硅像素跟踪系统已被设计为峰值亮度为1034 cm-2s-1和总剂量对应于两年的大型强子对撞机（LHC）的操作。随着LHC预期亮度的稳步增加，一种具有四个桶层和三个端盖盘的新像素探测器正在设计中。我们将介绍设计的关键点：新的几何结构，它最大限度地减少了材料预算，增加了跟踪点，以及快速数字读出架构的开发，它确保了即使在高速率下的读出效率。新的像素检测器的跟踪和顶点的预期性能也得到解决。
2011-10-10 hep-ex physics.ins-det
CMS Upgrades for the High-Luminosity LHC Era
本文介绍CMS为2029年开始的HL-LHC运行所进行的Phase-2探测器、触发与数据采集系统升级，以应对高亮度、高堆积和强辐射环境并提升精确测量能力。
2025-01-06 hep-ex physics.ins-det
R&D for a Dedicated Fast Timing Layer in the CMS Endcap Upgrade
CMS的第二阶段升级计划是为了高亮度LHC（HL-LHC）时代，届时每个光束交叉的平均相互作用次数（“及时堆积”）预计将达到约140-200。例如，在事件重建期间，如果物理对象被标记有“事件时间”，则可以减少由错误关联的喷流和光子簇射引起的潜在背景。该标记与“事件顶点”完全互补，后者已被普遍用于减少错误重建。由于跟踪顶点分辨率通常为均方根顶点分布的~10^{-3}（50微米/4.8厘米），而对于计时仅证明了~10^{-1}（即20与170皮秒（psec）），因此通常假设仅对光子（即EM热量计或最大能量）计时感兴趣。我们表明，最佳的解决方案可能是一个单一的计时层，测量带电粒子和光子的时间（预淋浴层）。
2014-09-17 hep-ex physics.ins-det
Qualification of Bump Bonding in CMS Inner Tracker Pixel Modules for the Phase-2 Upgrade
针对 CMS Phase-2 升级像素模块，研究建立凸点键合鉴定流程，综合串扰、偏置测试及 X 射线或 β 源成像识别缺失和缺陷凸点，并基于原型评估各方法优劣。
2025-06-11 hep-ex physics.ins-det
RPC Gap Production and Performance for CMS RE4 Upgrade
CMS实验建造了第四个电阻板室（RPC）触发站，由144个RPC组成，以提高两端盖区域的高动量μ子触发效率。所有新的CMS端盖RPC间隙都是根据韩国检测器实验室（KODEL）的QA和QC生产的。所有合格的差距已交付给三个组装地点：欧洲核子研究中心在瑞士，BARC在印度和根特大学在比利时的RPC探测器组件。在本文中，我们提出了详细的程序中使用的生产RPC的差距通过CMS升级。
2014-08-16 physics.ins-det
Fast Beam Condition Monitor for CMS: performance and upgrade
CMS束流和辐射监测子系统BCM1F（快速束流状态监测器）由8个独立的金刚石传感器组成，位于像素探测器体积内的束管周围，用于快速逐束流监测束流背景和碰撞产物。此外，正在努力将BCM1F用作在线光度监测器。BCM1F将在LHC中有束流时运行，其数据采集独立于CMS探测器的数据采集，因此即使CMS没有采集数据，它也会提供亮度。报告给出了在LHC运行I期间BCM1F的性能，包括2012年完成的van der Meer扫描和在线光度监测的结果。为了满足更高亮度和25 ns聚束间距的要求，在即将到来的关机期间必须对系统进行几项更改，包括升级电子设备和精确的增益监控。显示了运行II制备的第一批结果。
2014-05-08 hep-ex physics.ins-det
Experimental Study of Different Silicon Sensor Options for the Upgrade of the CMS Outer Tracker
在计划于2027年左右开始的大型强子对撞机（HL-LHC）的高光度阶段，加速器预计将提供高达$7.5\times10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的瞬时峰值光度。预计在未来十年内，$3000$或甚至$4000$ ~fb $^{-1}$的总积分亮度将被交付给通用探测器ATLAS和CMS，从而显著增加LHC实验的发现潜力。CMS探测器将为HL-LHC进行重大升级，全新的跟踪探测器由外部跟踪器和内部跟踪器组成。然而，新的跟踪系统将暴露在比当前跟踪器高得多的辐射下，需要新的抗辐射传感器。CMS从2009年开始发起了一项广泛的辐照和测量活动，系统地比较不同硅材料的特性和外跟踪器传感器的设计选择。在18种不同的晶圆材料、厚度和生产技术组合上设计并实现了几种测试结构和传感器。在用中子和不同能量的质子辐照之前和之后，对装置进行电气表征，其中通量对应于在$3000$ ~fb $^{-1}$之后CMS外跟踪器的不同半径处预期的通量。所执行的测试包括使用$β$源、激光和光束扫描的研究。本文比较了HL-LHC硅传感器的不同选择的性能，重点是硅块材料和厚度。
2020-03-16 hep-ex physics.ins-det
Building a large-area GEM-based readout chamber for the upgrade of the ALICE TPC
大型时间投影室（TPC）是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ALICE实验中跟踪和识别带电粒子的主要装置。在2019-2020年的第二次长时间关闭之后，LHC将以高达50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这大约是TPC目前读出速率的100倍。为了充分利用LHC的潜力，TPC将根据气体电子倍增器（GEM）技术进行升级。ALICE TPC外读出室（OROC）的原型配备了12个大尺寸GEM箔作为放大级，以证明用新技术取代当前多丝比例室的可行性。总面积为$\sim$ 0.76 m $^2$，是迄今为止建造的最大的基于GEM的探测器。GEM OROC安装在试验场笼内，并使用放射源进行调试。
2016-06-13 hep-ex physics.ins-det
The Need for an R&D and Upgrade Program for CMS Software and Computing
在接下来的十年里，欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）的物理范围将通过增加加速器的瞬时亮度和收集的数据量的大幅增加而大大扩展。由于在过去十年中摩尔定律计算性能增益的实现方式发生了变化，需要一个积极的研发计划，以确保CMS的计算能力能够完成收集和分析这些数据的任务。
2013-08-06 cs.DC hep-ex physics.ins-det
The CMS HGCAL detector for HL-LHC upgrade
高亮度LHC（HL-LHC）将集成比LHC高10倍的亮度，对探测器的辐射耐受性和事件堆积提出了重大挑战，特别是对于前向量热法，并标志着未来对撞机的问题。作为其HL-LHC升级计划的一部分，CMS合作正在设计一种高粒度量热计，以取代现有的端盖量热计。它具有前所未有的横向和纵向分割电磁（ECAL）和强子（HCAL）隔间。这将促进粒子流量热法，其中可以测量簇射的精细结构并用于增强堆积排斥和粒子识别，同时仍然实现良好的能量分辨率。ECAL和大部分HCAL将基于0.5- 1 cm $^{2}$单元尺寸的六边形硅传感器，其余HCAL基于具有SiPM读出的高度分段的放大器。硅传感器固有的高精度计时能力将为事件重建增加额外的维度，特别是在堆积拒绝方面。HGCAL项目的概述，包括动机，工程设计，读出和触发的概念，和性能（模拟和从束流测试）。
2017-08-28 hep-ex physics.ins-det
The CMS Data Acquisition System for the Phase-2 Upgrade
在CERN大型强子对撞机第三次长时间关闭期间，CMS探测器将进行重大升级，为2026年左右开始的CMS物理计划第二阶段做准备。升级后的CMS探测器将以前所未有的高达50 Tb/s的数据速率读取，事件速率为750 kHz，由1级硬件触发器选择，平均事件大小为7.4 MB。完整事件将由高级触发器（HLT）使用在标准处理节点上运行的软件算法进行分析，可能会使用硬件加速器进行增强。选定的事件将以高达7.5 kHz的速率永久存储，以供离线处理和分析。本文介绍了第二阶段DAQ和HLT系统的基线设计，同时考虑到事件构建和分发的高速网络结构的预计发展，以及通用CPU的预期性能。此外，提供了一些机会，读出和处理部分的检测器数据在全LHC束交叉率（40 MHz）进行了讨论。
2018-06-23 hep-ex physics.ins-det
Run 2 Upgrades to the CMS Level-1 Calorimeter Trigger
CMS Level-1热量计触发器正在分两个阶段升级，以保持LHC在第二次运行中增加堆积和瞬时亮度时的性能。在第一阶段中，使用改进的算法，包括逐事件堆积校正。重离子运行的新算法也已经开发出来。在第二阶段，更高的粒度输入和时间复用方法允许改进的位置和能量分辨率。升级的两个阶段的数据处理都是使用基于Xilinx Virtex-7的AMC卡进行的。
2015-11-18 hep-ex physics.ins-det
An FPGA-based readout chip emulator for the CMS ETL detector upgrade
我们提出了一个基于FPGA的读出芯片仿真器板的CMS端盖定时层（ETL）检测器升级。仿真器板使用Intel Cyclone 10 GX FPGA来仿真四个端盖层读出芯片（ETROCs）的数字功能。基于实际的ETROC设计，实现并验证了固件。仿真器板用于ETROC数字设计验证和系统开发。
2023-02-03 physics.ins-det
A low mass pixel detector upgrade for CMS
CMS像素探测器的设计峰值亮度为10^34cm-2s-1，总剂量相当于LHC运行2年，半径为4 cm。像素探测器的部分部件将不得不在2015年之前更换。探测器的性能将下降有两个原因：最内层的辐射损伤和计划增加的LHC峰值亮度的2-3倍。根据现有像素探测器的规划、建设和调试经验，我们计划在2015年对整个像素探测器进行升级。主要的重点是降低材料预算和增加更多的跟踪点。我们将介绍一种新的低质量像素系统的设计，包括4个桶层和3个端盖磁盘的每一边。该设计包括薄型探测器模块和使用CO2冷却的轻型机械支撑结构。此外，还作出了很大努力，将各部门的材料运出跟踪区域。
2010-01-22 hep-ex physics.ins-det
CMS-HF Calorimeter Upgrade for Run II
CMS-HF量热仪在过去几年中一直在进行重大升级，以缓解运行I期间遇到的问题，特别是PMT和读出系统。在这张海报中，将解释安装在探测器中的旧光电倍增管引起的问题及其解决方案。最初，使用具有较厚窗口的常规PMT，导致较大的切伦科夫辐射。而不是来自探测器的通过光纤的光，通过PMT本身的杂散μ子在PMT窗口中产生切伦科夫辐射，导致错误的大信号。通常，大信号是量热计中非常高能量粒子的结果，并且被标记为重要的。因此，这些所谓的窗口事件会生成错误的触发器。选择具有较薄窗口的四阳极光电倍增管以减少这些窗口事件。额外的通道也有助于通过比较不同PMT通道的输出的算法来消除此类剩余事件。在LHC运行的EYETS 16/17期间，安装了对读出系统进行修改的最后组件，即双通道前端电子卡。HF量热仪的全面升级，包括运行II的准备工作，将在这张海报中讨论，对最终数据采集的可能影响。
2017-04-30 hep-ex physics.ins-det
Potential Impact of a New GEM-based Detector on CMS Triggering
随着LHC瞬时亮度的增加，保持有效的触发和避免死时间将变得特别具有挑战性。由于许多物理学研究的灵敏度主要取决于维持相对较低的μ子动量阈值的能力，因此识别触发的潜在改进尤为重要。在现有的CMS μ子系统中增加一个新的μ子探测器，可以大大提高μ子触发的性能。新探测器和现有阴极条室系统的集成可以提高μ子触发动量分辨率，这是由于增加了用于测量μ子弯曲角的杠杆臂。
2013-10-08 hep-ex physics.ins-det
Performance of the CMS Pixel Detector at an upgraded LHC
CMS实验将包括用于模式识别和顶点化的像素检测器。它将由三个桶层和每侧的两个端盖组成，提供三个空间点，最高伪刚度为2.1。考虑到LHC环境下探测器性能的局限性，本文讨论了一种用于改进型LHC的8-9层像素探测器。
2005-10-24 physics.ins-det
CMS track reconstruction performance during Run 2 and developments for Run 3
有效而精确地重建带电粒子径迹对CMS实验的整体性能至关重要。在LHC运行2期间，对轨道重建算法进行了重大升级，以适应高堆积环境和2017年升级的像素探测器的安装。本文提供了一个概述的迭代轨迹重建算法中使用的CMS在运行2和性能测量与模拟和碰撞数据。正在进行开发，以进一步改善运行3中的轨道重建，特别是对于涉及CMS高级别触发器的内容，并将讨论这些改进的状态。
2020-12-13 hep-ex physics.ins-det
Performance of prototype GE1/1 chambers for the CMS muon spectrometer upgrade
大型强子对撞机（HL-LHC）的高亮度阶段将导致比LHC运行第一阶段测量的粒子背景高十倍。为了充分利用HL-LHC期间高要求的操作条件，紧凑型μ子螺线管（CMS）合作将使用气体电子倍增器（GEM）探测器技术。该技术将被集成到CMS的前向μ子光谱仪的最内部区域，作为称为GE 11的附加μ子站。这个辅助站的主要目的是帮助μ子重建和控制伪快度区$1.6 <|η|<2.2$中的1级μ子触发率。新站将包含被称为GE 11室的椭圆形GEM探测器。这些腔室的设计已经完成，并在2019年开始的长周期第二阶段（LS-2）期间进行安装。几个全尺寸的原型在CERN的各种测试束中成功地建造和运行。我们描述的性能测量，如增益，效率和时间分辨率的这些原型室，经过多年的研发，并总结了它们的行为在不同的气体成分作为施加电压的函数。
2020-06-07 hep-ex physics.ins-det
RPC upgrade project for CMS Phase II
紧凑型μ子螺线管（CMS）的μ子升级第二阶段旨在保证现有系统的最佳条件，并扩展$η$的覆盖范围，以确保高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）期间的可靠系统。电阻板室（RPC）系统将升级目前安装的室的探测器外电子设备（称为链路系统），并放置改进的RPC（iRPC）以覆盖高伪$-$快度区域，这是一个具有挑战性的区域，在背景和动量分辨率方面进行μ子重建。为了找到iRPC的最佳选择，进行了新探测器的研发计划，并在CERN的伽马辐照设施（GIF++）中测试了实际尺寸的原型。结果表明，适合高本底条件的技术是基于高压叠层（HPL）的双间隙RPC。RPC升级第二阶段计划计划在长周期3（LS 3）之后准备就绪。
2020-02-10 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Test beam results of the GE1/1 prototype for a future upgrade of the CMS high-$η$ muon system
气体电子倍增器（GEM）是一种有趣的技术，正在考虑用于未来CMS μ子系统的前向区域的升级，特别是在$1.6<| η|<2.4$端盖区域。通过足够精细的分割，GEM可以提供精确的跟踪以及快速的触发信息。主要目标是为改进CMS μ子触发器做出贡献。大面积GEM探测器的构建无论从技术还是生产方面都具有挑战性。鉴于CMS的升级，我们设计并建造了最大的全尺寸Triple-GEM μ子探测器，该探测器能够满足高亮度LHC恶劣环境的严格要求。在2010年和2011年CERN SPS的几次测试束活动期间进行了测量。研究的主要问题是效率，空间分辨率和定时性能与不同的电极间间隙配置和气体混合物。在本文中，将讨论在梁测试的原型的性能的结果。
2011-11-30 hep-ex physics.ins-det
Silicon Photomultipliers in the CMS Upgrade
University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Nuclear Research（核物理研究所）
本文讨论硅光电倍增管在CMS探测器升级中的广泛应用，包括Phase I和Phase II阶段的实施，以及针对不同子探测器面临的挑战和解决方案。
2026-06-15 physics.ins-det
GEM Foil Quality Assurance For The ALICE TPC Upgrade
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的ALICE（大型离子对撞机实验）实验致力于重离子物理学，以探索强相互作用物质的结构。ALICE的时间投影室（TPC）是位于实验中心区域的跟踪探测器。它提供了出色的跟踪能力以及粒子识别。在第二次长时间关闭（LS2）之后，LHC将以更高的亮度运行。为了能够将数据采集速率提高100倍，ALICE TPC实验必须替换基于多丝比例室（MWPC）的读出室。MWPC与将速率限制为O（kHz）的门控网格一起操作。新的读出室（ROC）设计基于气体电子倍增器（GEM）技术，以连续模式运行。目前的GEM生产计划预计将生产800多种不同类型的GEM箔。为了满足GEM TPC读出器的性能要求，需要采取全面的质量保证（QA）措施。QA计划，由ALICE合作开发，将详细介绍。
2017-04-20 hep-ex physics.ins-det
Development of the CMS detector for the CERN LHC Run 3
本文介绍了为CERN LHC Run 3配置的CMS探测器升级，涵盖硅像素径迹探测器、超导螺线管供电、量能器与缪子电子学、精密质子谱仪及触发计算系统的重大改进。
2024-05-30 hep-ex physics.ins-det
Construction of the first full-size GEM-based prototype for the CMS high-$η$ muon system
鉴于前向CMS μ子探测器系统的可能扩展和未来LHC光度升级，微图案气体探测器（MPGD）是一种有吸引力的技术。它们可以同时提供精确的跟踪和快速的触发信息，以及足够精细的分割，以应对LHC高eta区域的高粒子率及其未来的升级。我们报告的设计和建设的CMS端盖系统，最大的三重创业板探测器建成一个全尺寸的原型。我们提出的检测器的几何形状的3D建模的细节，读出带和电子设备的实施，和检测器组装程序。
2010-12-09 hep-ex physics.ins-det
Reconstructing jets in the Phase-2 upgrade of the CMS Level-1 Trigger with a seeded cone algorithm
本文针对CMS Level-1触发器Phase-2升级，提出一种基于种子锥的喷注重建算法，在FPGA上实现低延迟、高吞吐的喷注识别，并支持神经网络喷注标记。
2023-10-12 hep-ex physics.ins-det
The CMS Outer Tracker for the High Luminosity LHC upgrade
欧洲核子研究中心的高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）预计将以14\，TeV的质心能量碰撞质子，并达到前所未有的峰值瞬时亮度5\，$-$\，7.5\，x\，$10^{34}$ \，cm $^{-2}$ s $^{-1}$，平均堆积事件数为140\，$-$\，200。这将允许ATLAS和CMS实验在项目寿命期间收集高达3000\，$-$\，4000\，fb $^{-1}$的积分亮度。为了应对这种极端情况，CMS探测器将在启动HL-LHC之前进行大幅升级，计划称为CMS第2阶段升级。CMS Tracker探测器必须更换，以充分利用所提供的光度并应对苛刻的操作条件。新的探测器将为第一级触发器提供稳健的跟踪和输入。本文重点介绍CMS外部跟踪系统的更换，描述新的布局和技术选择，以及模块组装和质量保证方面的一些亮点。
2020-01-06 physics.ins-det
The Upgrade of the CMS RPC System during the First LHC Long Shutdown
CMS μ子系统包括在筒和端盖区域中的电阻板室（RPC）。它们主要用作触发探测器，也改善了μ子参数的重建。多年来，大型强子对撞机的瞬时光度逐渐增加。在LHC第一阶段（运行的前10年），在14 TeV的能量下，最终的光度预计将超过其设计值10^34/cm^2/s。为了准备这台机器以及为此进行的实验，计划在2013-2014年和2018-2019年进行两次长时间的停机。CMS协作计划在这些长期关闭期间进行几次检测器升级。特别是，μ子探测系统应该能够在高粒子速率下维持有效的1级μ子触发器的低pT阈值。确保这一点的措施之一是在两个端盖区域中添加第四层来扩展当前RPC系统。在第一次长时间停堆期间，这两个新站将在|eta| <1.6的区域配备144个高压层压板（HPL）双间隙RPC，以雪崩模式运行，其设计与现有CMS端盖室相似。在这里，我们提出了CMS RPC系统的第一次长时间停堆的升级计划，包括扩展系统的触发模拟研究，以及新的HPL生产，腔室组装和质量控制程序的细节。
2012-09-10 hep-ex physics.ins-det
Functional Verification for Endcap Concentrator ASICs in the High-Granularity Calorimeter Upgrade of CMS
CERN（欧洲核子研究中心）；University of Split（斯普利特大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Baylor University（贝勒大学）
本文基于UVM方法学对CMS高粒度calorimeter升级中端cap集中器ASICs进行功能验证，重点在于利用现有组件管理验证环境复杂性。
2026-01-23 hep-ex physics.ins-det
