Hydrogenated amorphous silicon detectors for particle detection, beam flux monitoring and dosimetry in high-dose radiation environment
氢化非晶硅（a-Si：H）具有显著的抗辐照性能，可以沉积在多种衬底上。自20世纪80年代中期以来，A-Si：H基粒子探测器已经被构建为平面p-i-n或肖特基二极管结构;这些探测器的厚度范围从1到50微米。然而，由于与高耗尽电压下的高漏电流相关的低S/N比和低电荷收集效率，使用平面结构的MIP检测一直存在问题。与平面结构相比，3D检测器架构的使用可以有益于减小电极间距离和增加检测器厚度以产生更大电荷的可能性。这种探测器可以用于未来的强子对撞机，因为它具有抗辐射性，也可以用于X射线成像。此外，可以利用在柔性材料（如kapton）上沉积a-Si：H的可能性来构建柔性和薄的束流测量探测器和X射线剂量计。
2020-02-25 physics.ins-det
The s-CVD Radiation Monitoring and Beam Abort System of the Belle-II Vertex Detector
Belle-II VerteX探测器（VXD）是一个6层硅跟踪器设备，将应对由新的SuperKEKB e+e对撞机实现的前所未有的8 x 10^35 cm-2 s-1亮度，该对撞机目前正在KEK实验室（日本筑波）调试。研制了一种基于单晶s-CVD金刚石传感器的辐射监测和束流中止系统。传感器将被放置在交互区域附近的20个关键位置。空间的严重限制需要传感器的远程读数。在这方面的贡献，我们提出的系统设计，随着传感器表征过程。我们还介绍了在2016年2月至6月的第一个SuperKEKB调试阶段原型系统的初步结果。
2017-11-18 hep-ex physics.ins-det
Nuclear Track Detectors for Environmental Studies and Radiation Monitoring
对用于环境研究和粒子搜索的核径迹探测器进行了若干改进。采用一种新的方法测定了CR 39和Makrofol NTD的体刻蚀速率。它是基于相对论重离子（158 A GeV Pb（82+）和In（49+）离子）及其碎片引起的蚀坑锥的直径和高度的同时测量。在蚀刻溶液中使用酒精改善了NTD的表面质量，并提高了它们的阈值。该探测器用于测定1.0和0.41 GeV/核子的铁和硅离子的核碎裂截面。这些测量对于确定强子治疗中的剂量和宇航员接受的剂量是重要的。这些探测器还被用于寻找宇宙辐射中的大质量粒子，确定宇宙射线的质谱，以及评价Po（210）α衰变和天然氡浓度。
2006-11-28 physics.ins-det
Fast Beam Conditions Monitor BCM1F for the CMS Experiment
CMS射束条件和辐射监测系统（BRM）将支持射束调谐，保护CMS探测器免受不利射束条件的影响，并测量所有子探测器附近或内部的累积剂量。它由不同的子系统组成，测量射束管附近的粒子通量，时间分辨率在纳米和微秒之间，或者在更长的时间间隔内测量积分剂量。本文介绍了快速束流状态监测仪BCM1F，它是为测量束晕和碰撞产物而设计的。BCM1F位于CMS像素探测器体积内，靠近射束管。它使用sCVD金刚石传感器和辐射硬前端电子设备，以及信号的模拟光学读出。本文介绍了该系统的调试情况和在LHC第一束加速器上的成功运行。
2009-12-18 physics.ins-det
Performance of the Fast Beam Conditions Monitor BCM1F of CMS in the first running periods of LHC
束流条件和辐射监测系统（BRM）在CMS中实现，以保护探测器并提供与LHC的接口。七个子系统在不同的时间尺度上监测束流状况和探测器内的辐射水平。它们检测不利的束流条件，促进接近CMS的束流调谐，并测量不同检测器组件中累积的剂量。数据采集和分析独立于CMS数据采集，显示在控制室，并为触发系统和LHC操作员提供输入。在束流条件对CMS探测器有危险的情况下，诱导束流中止。快速射束条件监视器，BCM1F，是靠近跟踪器体积内射束管的通量计数器。它使用单晶CVD金刚石传感器，抗辐射FE电子器件和光学信号传输来测量束晕以及逐束碰撞产物。该系统已在2008年9月LHC的初始运行期间运行。自2009年重启以来，它一直可靠地工作，对于CMS的日常LHC操作来说是非常宝贵的。在LHC操作过程中收集的数据的基础上，系统的特性。
2010-12-16 physics.ins-det
Calibration of RADMON Radiation Monitor Onboard Aalto-1 CubeSat
RADMON是由图尔库大学和赫尔辛基大学的学生设计和组装的小型辐射监测器。它搭载在Aalto-1号卫星上飞行，这是一颗3个单元的立方体卫星，位于大约500公里高度的低地球轨道上。仪器的探测器单元由两个探测器组成，一个Si固态探测器和一个CsI（Tl）闪烁体，并利用\textDelta{E} -E技术来确定撞击探测器的每个粒子的总能量和种类。我们提出的地面和飞行中的校准活动的仪器，以及通过广泛的模拟Geant 4框架内的响应特性的结果。实现的总能量校准裕度约为5%。提出了对质子和电子的完整仪器响应，并对电子通道的质子污染问题进行了量化和讨论。
2019-11-18 astro-ph.IM physics.ins-det
Optimising the neutron environment of Radiation Portal Monitors: a computational optimisation study
有效和可靠地探测放射性或核威胁是国家和国际防止恐怖主义活动努力的一个关键部分。在世界各地部署的辐射门探测器，旨在通过探测中子和伽马射线的发射来拦截走私的裂变材料。然而，考虑到威胁源的范围和种类，车辆和屏蔽场景，以及只有一个小的签名存在，重要的是RPM的设计允许这些签名从环境背景中准确区分。使用蒙特卡罗中子输运模拟模型氦-3探测器系统，我们进行了参数研究，以确定最佳的组合，最大限度地提高灵敏度的RPM的探测器屏蔽和准直。这些结构，可以简单地和具有成本效益地添加到现有的RPM，可以提高探测器的响应超过一个因素的两个相对于未修改的，裸露的设计。此外，优化氦气管周围的气隙也提高了探测器效率。
2015-03-25 nucl-th physics.ins-det
Calibration and Irradiation Study of the BGO Background Monitor for the BEAST II Experiment
SuperKEKB对撞机的光束调试始于2016年。Beam Exorcism for A STable experiment II（BEAST II）项目是专门设计用于测量Belle II实验的SuperKEKB对撞机相互作用点周围的光束背景。我们开发了一个系统，使用铋锗氧化物（BGO）晶体与光纤连接到一个多阳极光电倍增管（MAPMT）和现场可编程门阵列（FPGA）嵌入式读出板的实时监测BEAST II束流背景。该系统的总体辐射灵敏度估计为$(2.20\pm0.26)\times10^{-12}$ Gy/ADU（模拟-数字单元）与用于传输的标准10 μ m光纤和在700 V下工作的MAPMT。我们对BGO系统的$γ$ -射线辐照研究表明，BGO晶体暴露于1 krad的$^{60}$ Co $γ$ -射线剂量导致立即光输出减少25- 40%，晶体接受2- 4 krad剂量后，光输出进一步下降30- 45%。我们的研究结果与以前的研究结果一致的辐射（RH）BGO晶体生长的低热梯度直拉（LTG Cz）技术。来自BGO系统的绝对剂量也与模拟一致，估计约为等效剂量的1.18倍。这些结果证明，BGO系统能够在极端高辐射条件下实时监测本底剂量率。研究表明，BGO系统用于BEAST Ⅱ的束流本底研究是可靠的。
2017-10-01 physics.ins-det
Severe signal loss in diamond beam loss monitors in high particle rate environments by charge trapping in radiation-induced defects
束流状态监测泄漏（BCML）系统是大型强子对撞机（LHC）紧凑μ子螺线管（CMS）实验中的束流监测装置。作为检测器32，多晶（pCVD）金刚石传感器被定位在围绕射束管的环中。这里，高粒子率发生在碰撞射束将粒子散射到射束管外部。这些粒子导致缺陷，这些缺陷充当电离的陷阱，从而降低电荷收集效率（CCE）。然而，CCE的损失比低速率实验室测量和模拟的预期严重得多，特别是在单晶（sCVD）金刚石中，其具有低的初始缺陷浓度。在实际实验中，CCE比实验室实验中差得多的原因与电离率有关。在高粒子速率下，电离的俘获率与去俘获率相比如此之高，以至于空间电荷积聚。该空间电荷局部地减小了内部电场，这又增加了捕获率和复合，并且因此以强非线性方式减小了CCE。金刚石辐照运动开始调查率依赖的电场变形相对于辐射损伤。除了通过瞬态电流技术（TCT）进行电场测量外，还测量了CCE。实验结果被用来建立一个有效的深陷阱模型，考虑到辐射损伤。利用SILVACO TCAD软件模拟了该陷阱模型的电场形变和电荷耦合效应。模拟，调整到率依赖于测量从一个强放射源，能够预测的非线性减少的CCE在恶劣的环境中的大型强子对撞机，其中粒子率是一个因素30高。
2016-09-26 hep-ex physics.ins-det
Devices for high precision x-ray beam intensity monitoring on BSRF
同步辐射具有高亮度、高偏振度、高准直度、低发射度和能量可调谐范围宽等特点，已被用作计量学中的标准源（1，2）。十年来，在北京同步辐射装置（BSRF）上对4B7 A进行了大量的定标工作（3，4）。对于校准过程，高精度的在线监测器是必不可少的。为了使测量不确定度控制在0.1%以内，我们研究了不同尺寸的平行稀有气体离子室，并采用不同的收集方法来监测束线的X射线强度。比较了两种离子室信号采集方法：静电计直接读取电流和信号放大采集计数。
2015-12-31 nucl-ex physics.ins-det
Ultrafast Large Angle Beamstrahlung Monitor
对由于与第二带电粒子束的电磁相互作用而从带电粒子束发射的射束辐射的分析提供了一种诊断工具，该诊断工具可用于监测$e^{+}e^{-}$存储环中的射束-射束碰撞。在本文中，我们表明，beamstrahlung的时间轮廓是有关的碰撞的时间和光束的长度，以及如何测量可以用来监测和优化碰撞在SuperKEKB对撞机的相互作用点。为了测量束致辐射的时间依赖性，我们描述了一种基于非线性晶体中的非线性频率混合的方法，该非线性晶体中的束致辐射与来自脉冲激光的光子。我们证明，该方法允许测量和优化的相对时间和长度的碰撞束1%的精度。
2017-03-26 physics.acc-ph physics.ins-det
A Method for Real Time Monitoring of Charged Particle Beam Profile and Fluence
计划在大型强子对撞机上使用的探测器将在光束碰撞产生的辐射场中工作。为了预测对探测器组件的辐射损伤，原型设备在再现预期辐射条件的测试束设施中受到辐照。必须知道试验光束的轮廓和单位时间内施加的注量。诸如薄金属箔活化和射线照相图像分析的技术已被用于测量这些;然而，这些技术中的一些不实时操作，具有低灵敏度，或具有大的不确定性。我们已经开发出一种技术，实时监测的束流轮廓和通量使用的阵列的$p-i-n$半导体二极管的正向电压是线性的，与通量的相关，例如，在LHC升级时代的跟踪制度的通量。我们已经证明了这种技术在800 MeV的质子束在洛斯阿拉莫斯国家实验室的LANSCE设施。
2013-09-30 hep-ex physics.ins-det
Delay Monitor Circuit for Sensitive Nodes in SRAM-Based FPGA
本文提出了一种新的监测电路结构和实验进行检测额外的组合延迟在高频SRAM的FPGA上的延迟敏感节点，由于瞬态电离辐射。
2018-07-30 cs.AR physics.ins-det physics.space-ph
Numerical Approximation Methods for Antenna Radiation Patterns for Motus Wildlife Tracking Systems
随着美国海上风能开发计划的增加，开发监测近海候鸟和蝙蝠的方法是一个重要的研究领域。为了促进这项研究，目前的指导建议部署Motus野生动物跟踪站，由每个开发商进行施工前和施工后的监测。为了了解每个台站的特点，建议为每次部署使用校准技术。尽管如此，以前试图校准这些站未能提供足够的细节，以允许高分辨率的跟踪技术。在本文中，我们介绍了一个负担得起的和强大的方法来校准站在离岸环境和开发过程，把这个原始校准数据的天线辐射模式的数值近似。
2022-08-29 physics.ins-det q-bio.QM
The CMS Fast Beam Condition Monitor for HL-LHC
本文介绍CMS快速束流条件监测器（FBCM）的设计更新，用于HL-LHC实时逐束团亮度测量与背景监测，采用专用ASIC和模块化结构，并报告测试进展。
2024-02-06 physics.ins-det
Cryogenic loss monitors with FPGA TDC signal processing
辐射硬氦气电离室能够在真空中工作的温度范围从5 K到350 K已经设计，制造和测试，并将在费米实验室的超导辐射束测试设施的低温恒温器内使用。腔室容器由不锈钢制成，并且所使用的所有材料（包括密封件）已知是抗辐射的并且适合于在5 K下操作。这些电离室设计用于测量高达30 kRad/hr的辐射，灵敏度约为1.9 pA/（Rad/hr）。利用循环积分电流频率转换器测量信号电流，以实现低电流和宽动态范围所需的测量能力。采用基于FPGA的时间-数字转换器（TDC）来测量从循环积分器输出的脉冲之间的时间间隔的新颖方案，以确保快速的束流损失响应以及优于10位的电流测量分辨率。本文将描述所获得的结果，并强调所使用的处理技术。
2012-09-28 physics.acc-ph physics.ins-det
Historical building stability monitoring by means of a cosmic ray tracking system
在海平面上，宇宙射线辐射主要由高能μ子组成，μ子是能够穿过数千米岩石的高度穿透性粒子。宇宙射线辐射是用来研究物质内部结构的第一个射弹源，目前主要用于粒子探测器的测试和校准。宇宙射线辐射在地球表面的普遍存在和稳定性以及高穿透能力促使它在粒子物理学以外的领域，从地质和考古研究到工业应用和民用安全等领域得到利用。在本文件中，宇宙射线μ介子探测技术进行评估，在土木工程领域的稳定性监测应用，特别是静态监测的历史建筑物，其中保护的限制是更严重的，所研究的变形现象的时间演变可能是几个月或几年的顺序。作为一个重要的案例研究，监测的木制拱形屋顶的“Palazzo della Loggia”在布雷西亚镇，在意大利，已被认为是。在所考虑的情况下，通过蒙特卡罗模拟研究了基于宇宙射线跟踪的监测系统的可行性以及性能和局限性，并与更传统的监测系统进行了比较。μ子探测器适合于这种特殊的应用，以及μ子探测器的原型上的一些初步测试的结果的基础上，蒸发光纤和硅光电倍增器SiPM的要求。
2014-03-07 astro-ph.IM physics.ins-det physics.soc-ph
Proton Irradiation Experiment for the X-ray Charge-Coupled Devices of the Monitor of All-sky X-ray Image mission onboard the International Space Station: I. Experimental Setup and Measurement of the Charge Transfer Inefficiency
本文研究了辐射对日本国际空间站（ISS）上的X射线天文任务（包括全天空X射线图像监视器（MAXI））中使用的CCD的损伤效应。由于低能质子主要在电荷转移通道释放能量，导致电荷转移效率降低，因此我们将实验重点放在低能质子上。一个171 keV至3.91 MeV的质子束照射到一个给定的设备。我们测量了作为增量通量的函数的电荷转移效率（CTI）的退化。292 keV质子束对CTI的降解最严重。考虑到CTI的质子能量依赖性，我们证实了转移通道具有最低的辐射耐受性。我们还开发了不同的设备架构，以减少在轨道上的辐射损伤。其中，增加了埋入沟道注入浓度的“陷波”CCD，导致比外部更深的势阱，具有比普通CCD高三倍的辐射耐受性。然后，我们估计电荷转移效率的CCD在轨道上的国际空间站，考虑质子能谱。如果采用最高辐射耐受性的装置，在最坏情况分析中，在两年的任务寿命之后，CTI值估计为每次转移1.1e-5。这个值完全在可接受的限度内，我们已经证实了用于MAXI任务的CCD的高辐射耐受性。
2002-08-26 astro-ph physics.ins-det physics.space-ph
Ionization Chambers for Monitoring in High-Intensity Charged Particle Beams
使用布鲁克海文国家实验室（BNL）加速器测试设备（ATF）的强电子束对抗辐射电离室进行了测试。这些探测器被设计用来作为费米国家加速器实验室（FNAL）主注入器中微子束线（NuMI）中监测μ子的基本元件。测量响应的线性度，电压依赖性，和作为间隙电压的函数的电离饱和的开始。
2002-05-30 hep-ex physics.ins-det
A Heavy Ion Monitor on a Chip Based on a Non-Volatile Memory Architecture
本研究评估了基于NROM技术的粒子探测器性能，通过回旋加速器粒子束辐照实验验证其对高Z重离子高灵敏、低Z重离子中等灵敏，可应用于天基重离子辐射监测。
2024-08-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Electronics design and testing of the CMS Fast Beam Condition Monitor for HL-LHC
本文针对HL-LHC实时逐束团亮度测量需求，设计了CMS快速束流状态监测器（FBCM）的抗辐射前端电子学、千兆光链路读出架构及模块化测试系统，实现了1 ns时间分辨率的独立异步监测。
2024-10-18 hep-ex physics.ins-det
Secondary radiation measurements for particle therapy applications: prompt photons produced by $^{4}$He, $^{12}$C and $^{16}$O ion beams in a PMMA target
由于带电粒子束在组织中的选择性剂量沉积以及相对于常规放射疗法中使用的光子和电子，带电粒子束在杀死癌细胞方面具有高生物效应，因此带电粒子束用于粒子治疗（PT）以治疗肿瘤患者。如今，质子和碳离子被用于PT临床常规，但最近，对氦和氧束的潜在应用的兴趣正在增长，这是由于它们减少了体内的多次散射，增加了线性能量传递，相对生物有效性和氧增强比。PT的精确性要求在线剂量监测技术，这对提高治疗质量保证至关重要。由于强子束与物质相互作用所发射的中性或带电次级辐射，可以监测被照射目标中的束范围。瞬发光子是由核退激发过程产生的，目前，基于瞬发γ探测的剂量监测和束程验证技术已被提出。因此，在类似治疗的条件下进行γ产额测量是重要的。本文报道了氦、碳和氧离子束与PMMA靶相互作用产生的瞬发光子产额。测量是在海德堡离子束治疗中心（HIT）用不同能量的离子束进行的。使用LYSO闪烁体作为光子探测器。本文还将$^{12}$ C离子束的γ产额与文献中的结果进行了比较，而$^{4}$ He和$^{16}$ O离子束的γ产额还未见文献报道。讨论了狭缝照相机探测器的预期分辨率，证明了基于瞬发γ的监测技术用于使用氦、碳和氧离子束的PT治疗的可行性。
2016-07-19 physics.ins-det physics.med-ph
Preliminary design and simulation for CEPC fast luminosity monitor detector based on 4H-SiC
针对CEPC亮度易受末段聚焦元件振动影响的问题，研发基于4H-SiC的快速亮度探测器方案，经RASER软件优化后在1 kHz下达2%相对精度，且TSC与亮度衰减近线性可用于实时监测。
2025-07-31 hep-ex physics.ins-det
TraX Engine: Advanced Processing of Radiation Data Acquired by Timepix Detectors in Space, Medical, Educational and Imaging Applications
TraX Engine是由ADVACAM与ESA合作开发的高级数据处理工具，用于分析Timepix探测器数据，支持空间辐射监测、粒子治疗和成像等应用，通过模块化架构和多接口实现跨领域可用性。
2024-10-14 physics.data-an physics.ins-det physics.med-ph
A beam monitor using silicon pixel sensors for hadron therapy
我们报道了一个用于强子治疗在线监测的束流监测器的设计和测试结果。束流监视器使用八个硅像素传感器\textit{Topmetal-${II}^-$}作为阳极阵列。\textit{Topmetal-${II}^-$}是采用CMOS 0.35 $μ$ m技术设计的电荷传感器。每个\textit{Topmetal-${II}^-$}传感器都有$72\times72$像素，像素大小为$83\times83$ $μ$ m $^2$。在我们的设计中，束流穿过束流监测器而不撞击电极，使得束流监测器特别适合于监测重离子束。这种设计还减少了对射束监视器本身的辐射损伤。在兰州重离子加速器（HIRFL）上用碳离子束对束流监测器进行了测试。结果表明，该束流监测器可以测量束流的位置、入射角和强度，位置分辨率优于20 $μ$ m，角分辨率约为0.5 $^\circ$，强度统计精度优于2 $\%$。
2017-01-19 physics.ins-det physics.med-ph
The mini-neutron monitor: A new approach in neutron monitor design
近地宇宙射线通量已经被一个地基中子监测器网络监测了70多年。随着量化宇宙射线的辐射风险和影响的重要性日益增加，为了扩大航空和太空旅行，必须继续运营现有的北地中海站，同时扩大这一关键网络。在本文中，我们讨论了一个更小的和具有成本效益的版本的传统NM，迷你NM。这些监视器可以轻松部署，甚至可以部署到极其偏远的地方，以半自主的方式运行。我们认为，迷你NM，因此，提供了机会，以增加灵敏度和扩大现有的NM网络的覆盖范围，使该网络更适合于近实时监测空间天气的应用。在本文中，我们提出了小型NM的设计和操作的技术细节，并提出了初步测试和科学结果的总结。
2020-07-29 physics.ins-det physics.space-ph
Radiation experience with the CMS pixel detector
CMS像素探测器是CMS跟踪器的最里面的组件，占据CMS中心周围的区域，LHC光束在这里交叉，半径在4.3 cm和30 cm之间，沿着光束轴46.5 cm。它在粒子碰撞产生的高占用和高辐射环境中运行。在LHC第一次运行期间，对传感器的辐射损伤效应进行了研究。漏电流，耗尽电压，像素读出阈值，并命中发现效率作为增加粒子注量的函数进行监测。这些测量的方法和结果将与它们对检测器操作以及离线命中重建中的性能参数的影响一起描述。
2014-12-09 hep-ex physics.ins-det
Diamond pixel detector for beam profile monitoring in COMET experiment at J-PARC
我们目前的设计和初步原型结果的像素化质子束流剖面监测器的彗星实验在J-PARC。COMET的目标是在$0^{-19}$的灵敏度下，通过直接的μ介子到电子的转换来寻找带电轻子味破坏。一个8 GeV的质子束脉冲在100纳秒与$10^{10}$质子/秒将被用来创建介子通过π介子的生产和衰变。在最终实验中，质子通量将提高到$10^{14}$质子/秒，以提高灵敏度。这些苛刻的辐射耐受性和快速读出的要求使金刚石成为一个很好的选择，用于构建一个光束轮廓监测器在彗星。我们目前的第一个结果的表征单晶金刚石（scCVD）来源于一个新的公司，2a系统新加坡。我们的测量表明，良好的电荷收集效率和高载流子迁移率下降到低温温度。
2014-11-15 hep-ex physics.ins-det
High precision proton beam monitor system concept design on CSNS based on SiC
该研究为中国散裂中子源设计基于碳化硅PIN传感器的高精度质子束监测系统，完成概念设计并测试各组件，实现束流注量不确定度低于1%。
2024-03-14 physics.acc-ph physics.ins-det
