The CGEM-IT readout chain
正在建造一个创新的圆柱形气体电子倍增器（CGEM）探测器，用于升级BESIII实验的内跟踪器。一个新的系统已经制定了CGEM检测器的读出，包括一个新的ASIC，被称为TIGER -都灵集成GEM电子读出，设计用于放大和数字化的CGEM输出信号。TIGER输出的数据由第一个基于FPGA的模块GEM读出卡收集和处理，该模块负责前端ASIC的配置和控制。第二个基于FPGA的模块名为GEM数据集中器，用于构建包含数据的触发选择事件包，并通过主BESIII数据采集系统存储它们。电子链的设计，包括电源和信号分配，将与其性能一起介绍。
2021-08-17 physics.ins-det
Operation and readout of the CGEM Inner Tracker
最近批准的BESIII实验（IHEP，北京）的十年延期激励了加速器和探测器的升级计划。特别是，目前的内部漂移室正在遭受老化，建议用基于圆柱形GEM技术的探测器取代它。CGEM内部跟踪器（CGEM-IT）由三层同轴GEM组成。该跟踪器有望恢复效率，改善z确定和二次顶点位置重建，在xy平面内的空间分辨率为130 μ m，沿光束方向优于300 μ m。开发了专用的读出系统。来自检测条的信号由TIGER处理，TIGER是一种定制的64通道ASIC，通过高达约50 fC的全数字输出提供模拟电荷读出，抖动小于3 ns。TIGER在无触发器模式下连续地将超过阈值的数据流传输到基于FPGA的读出模块，称为GEM读出卡，该读出卡通过在触发器到达时构建事件数据包来组织传入数据。自2020年1月起，三层中的两层在北京运行，由远程控制。由于流行病的形势，整合活动一直在小规模的原型上继续进行。最近，欧洲核子研究中心（CERN）用最终的电子学配置进行了测试束。在本报告中，将介绍CGEM-IT项目的总体状况，特别关注测试束数据采集的结果。
2022-05-23 hep-ex physics.ins-det
Test beam results of a Cylindrical GEM detector for the BESIII experiment
气体探测器是一种非常轻的仪器，用于高能物理中测量粒子的性质：位置和动量。通过高电场，可以使用气体电子倍增器（GEM）技术来探测带电粒子，并利用它们的特性来构建大面积探测器，例如BESIII的新IT。GEM生产中的现有技术允许产生非常大面积的GEM箔（高达50 × 100 $\mathrm{cm}^2$），并且由于这些箔的小厚度，可以将其成形为期望的形式：然后提出圆柱形气体电子倍增器（CGEM）。基于Rohacell（PMI泡沫）的创新施工技术将为阴极和阳极提供坚固性，对材料预算的影响非常小。整个探测器是由粘在边缘的Permaglass环支撑的。这些环用于装配CGEM，以及专用的垂直插入系统，此外，它们还承载探测器上的电子设备。改进了阳极的w.r.t.通过使带间电容最小化的锯齿状读出来实现现有技术。这种探测器的机械挑战要求整个区域的整个几何形状的精度在几百微米以内。在这方面的贡献的建设技术的概述，通过实现CGEM，其第一次测试，这种技术的验证将被提出。这些活动是在BESIIICGEM项目（645664）的框架内进行的，该项目由欧盟委员会在行动H2020-RISE-MSCA-2014中资助。
2018-03-20 hep-ex physics.ins-det
A custom readout electronics for the BESIII CGEM detector
为了计划于2018年升级BESIII谱仪的内部跟踪器，目前正在开发一种基于创新的圆柱形气体电子倍增器（CGEM）探测器的轻型跟踪器。CGEM的模拟读出使得能够使用电荷质心算法来将空间分辨率提高到优于130 μ m，同时将间距带放宽到650 μ m，这允许将通道的总数减少到约10000。这些通道由160个专用集成64通道前端ASIC读出，提供时间和电荷测量，并具有全数字输出。能量测量值从超过阈值的时间（ToT）或信号峰值幅度的10位数字化中提取。事件的时间由四缓冲低功耗TDC生成，允许每个通道的速率超过60 kHz。TDC基于模拟插值技术，并以优于50 ps的时间分辨率产生事件的时间戳（或两个，如果在ToT模式下工作）。基于CSA和CR-RC 2整形器的前端噪声主导通道固有时间抖动，其r.m.s.小于5 ns。命中的时间信息可以用于重建轨迹路径，将检测器操作为小TPC，并且因此当云的分布由于大入射角或磁场而非常宽时提高位置分辨率。事件数据由非检测器主板收集，其中每个GEM-ROC读出卡处理4个ASIC载体PCB（512个通道）。探测器外电子设备和基于脆弱海洋生态系统的数据收集卡之间的配置上传和数据读出由双向光纤链路管理。
2017-06-28 physics.ins-det
A Cylindrical GEM Inner Tracker for the BESIII experiment at IHEP
北京电子能谱仪III（BESIII）是一个多用途探测器，收集北京高能物理研究所主办的北京正负电子对撞机II（BEPCII）碰撞提供的数据。自运行以来，BESIII收集了世界上最大的J/π和π（2s）样品。由于亮度增加到其标称值10^33 cm-2 s-1和老化效应，MDC在第一层的效率相对于2014年的值降低了35%。由于BESIII必须收集到2022年的数据，并有机会继续到2027年，意大利合作提出用三个独立的圆柱形三重GEM（CGEM）层取代MDC的内部部分。CGEM-IT项目将部署几个新的功能和创新方面的其他目前基于GEM的探测器：μTPC和模拟读出，与时间和电荷测量将允许达到130 μm的空间分辨率在1 T磁场的BESIII合作的要求。在本程序中，将介绍项目状态的更新，特别关注带有测试梁数据的平面和圆柱形原型的结果。这些结果超出了磁场中GEM技术的现有技术水平。
2018-07-02 hep-ex physics.ins-det
The new cylindrical GEM inner tracker of BESIII
圆柱形GEM-Inner Tracker（CGEM-IT）是BESIII实验内部跟踪系统的升级。它由三层圆柱形的三重GEM组成，相对于现有的GEM探测器具有重要的创新，以便以最低的材料预算实现最佳性能。这将是第一个在1 T磁场内运行模拟读数的圆柱形GEM。沉积电荷和信号时间的同时测量将允许使用两种算法的组合来评估CGEM-IT内的带电轨道的空间位置：电荷质心和微时间投影室模式。它们是互补的，可以处理电子雪崩的不对称性时，运行在磁场和与非正交的入射轨道。为了评估在不同的工作设置下的行为，两个平面室和第一个圆柱形原型已在欧洲核子研究中心进行了测试，在各种测试束与150 GeV/c的介子和π介子。本文报道了两种重建方法得到的结果和平面和圆柱形腔室之间的比较。
2018-03-20 hep-ex physics.ins-det
Innovative design and construction technique for the Cylindrical GEM detector for the BESIII experiment
气体探测器是一种非常轻的仪器，用于高能物理中测量粒子的性质：位置和动量。通过高电场，可以使用气体电子倍增器（GEM）技术来探测粒子，并利用其特性来构建大面积探测器，例如BESIII的新IT。GEM生产中的现有技术允许产生非常大面积的GEM箔（高达50 × 100 cm 2），并且由于这些箔的厚度小，因此可以将其成形为所需的形式：然后提出了圆柱形气体电子倍增器（CGEM）。基于Rohacell（PMI泡沫）的创新施工技术将为阴极和阳极提供坚固性，对材料预算的影响非常小。整个探测器是由粘在边缘的有机玻璃环支撑的。这些环用于将CGEM与专用垂直插入系统组装在一起，此外还放置了探测器上的电子器件。改进了阳极的w.r.t.通过使带间电容最小化的锯齿状读出来实现现有技术。这种探测器的机械挑战要求整个区域的整个几何形状的精度在几百微米以内。在本演示文稿中，将通过CGEM的实现及其首次测试，概述施工技术和该技术的验证。这些活动是在BESIIICGEM项目（645664）的框架内进行的，该项目由欧盟委员会在行动H2020-RISE-MSCA-2014中资助。
2018-03-21 physics.ins-det
Status of the Cylindical-GEM project for the KLOE-2 Inner Tracker
将介绍作为KLOE-2的内部跟踪器的CGEM探测器的研发状况，该探测器是DAFNE phi工厂KLOE实验的升级。研发包括几项活动：i）全尺寸CGEM原型的构建和完整表征，配备650微米间距的一维纵向条带; ii）XV图案化条带的二维读出研究和磁场中的操作（高达1.5T），在H4-SPS束流设施的专用测试中使用小型平面原型进行; iii）用于实现大面积GEM箔的单掩模GEM技术的表征。
2010-03-19 hep-ex physics.ins-det
Construction, Commissioning, and Installation of the Cylindrical GEM Inner Tracker of the BESIII Experiment
针对BESIII内径迹探测器老化问题，本文介绍基于圆柱形GEM技术的新探测器CGEM-IT的建造、调试与安装过程，旨在提升空间分辨率并确保数据采集持续至2030年。
2025-05-27 hep-ex physics.ins-det
An extended segment pattern dictionary for pattern matching tracking algorithm at BESIII
基于模式匹配的跟踪算法，命名为MdcPatRec，被用于重建的带电径迹在漂移室的BESIII探测器。针对MdcPatRec算法在分段查找方面的不足，提出了一种基于分段查找的MdcPatRec算法。提出了一种扩展的段构造方案和相应的模式字典。Monte-Carlo模拟和实验结果表明，该方法对低横动量径迹具有更高的计算效率。
2013-05-04 hep-ex physics.ins-det
Study of the Tracking Method and Expected Performance of the Silicon Pixel Inner Tracker Applied in BESIII
北京谱仪Ⅲ（BESIII）的内漂移室在运行5年后出现了严重的老化问题。对于第一层，从2009年到2013年，气体增益下降约26%。内跟踪探测器的升级已成为BESIII实验急需解决的问题。由于CMOS像素传感器在空间分辨率和抗辐射性方面的巨大优势，采用CMOS像素传感器的内跟踪器是一种重要的候选方案。为了进行蒙特卡罗研究的预期性能，基于Geant4的硅像素探测器的全模拟已经实施。研究了硅像素内跟踪器和外漂移室相结合的跟踪方法，并开发了初步的重建软件。Monte Carlo模拟结果表明，由于硅像素探测器具有良好的空间分辨率和适中的材料预算，其动量分辨率、顶点分辨率和跟踪效率等性能都得到了显著提高。
2015-10-29 hep-ex physics.ins-det
Study on efficiency of event start time determination at BESIII
提出了一种估算BESIII事件起始时间确定效率的方法。该方法通过以贝叶斯方式组合各种轨迹（$e$、$μ$、$π$、K、$p$、$γ$）的效率来估计事件级的效率。文中给出了实际应用的效果以及与实测资料的差异。对于给定的物理通道，该方法可以估计事件启动时间效率和系统误差。
2013-04-23 hep-ex physics.ins-det
Aging effect in the BESIII drift chamber
漂移室作为BESIII的主要跟踪探测器，用于精确测量BEPCII e+和e-反应衰变的带电粒子的轨迹和动量。运行六年后，漂移室由于巨大的束流相关背景而出现老化问题。前10层细胞的增益经历了明显的下降，第一层细胞达到最大值约29%。两种计算增益变化的方法（Bhabha事件和内腔电池老化率为0.3%的累积电荷）得到了几乎相同的结果。对于1月份内部漂移室遇到的Malter效应，2012年，向MDC气体混合物中加入约0.2%的水蒸气，以解决此阴极老化问题。这些结果为MDC工作高压的设置和漂移室内的升级提供了重要的参考。
2015-08-17 hep-ex physics.ins-det
Test beam results with prototypes for the new Cylindrical GEM Inner Tracker of the BESIII experiment
正在建造一个圆柱形GEM跟踪器，以取代和改进BESIII实验的内部跟踪系统。在欧洲核子研究中心（CERN）的质子加速器（SPS）H4束线上进行了平面室原型实验，测量了不同工作条件下μ子动量为150 GeV/c的效率和分辨率。所获得的效率在96 - 98%的范围内。开发了两种互补的位置确定算法：电荷质心和微TPC方法。对于前者，在没有和有磁场的情况下分别实现了<100微米和<200微米的分辨率。微TPC改善了这些结果。到2016年底，第一个圆柱形原型在同一束线上进行了测试。它在不同的设置下显示出最佳的稳定性。目前正在将其性能与平面室进行比较。在这里，平面原型测试的结果将被解决。
2018-03-20 physics.ins-det
The Cylindrical GEM Inner Tracker of the BESIII experiment: prototype test beam results
正在研制一个圆柱形GEM探测器，作为BESIII光谱仪的升级内跟踪器。它将由围绕交互点的三层圆柱形三重GEM组成。该实验正在北京（中国）的e + e-对撞机BEPCII上进行数据采集，GEM跟踪器将于2018年安装。利用欧洲核子研究中心（CERN）SPS H4线上的μ子束，对三重GEM在强磁场中的性能进行了测试。使用不同的增益，气体混合物，有和没有磁场的效果和分辨率进行了评估。在单坐标视图上，在许多操作布置中，所获得的效率为97 - 98%。平面GEMs的空间分辨率已经评估了两种不同的算法的位置确定：电荷质心和微时间投影室（mu-TPC）的方法。这两种模式是互补的，并且能够处理当运行在磁场中时电子雪崩的不对称性，以及非正交入射轨道。在没有磁场的情况下，电荷质心的分辨率低于100微米，在磁场高达1 T的情况下，分辨率低于200微米。mu-TPC模式显示能够改善这些结果。在圆柱形原型的首次束流测试中，探测器在不同的电压配置和粒子强度下具有很好的稳定性。分辨率评估正在进行中。
2017-07-03 physics.ins-det
Deep learning for track recognition in pixel and strip-based particle detectors
带电粒子在跟踪探测器中的运动轨迹重建是高能物理和核物理实验数据分析中的一个关键问题。现代实验中的数据量是如此之大，以至于传统的跟踪方法，如卡尔曼滤波器，不能足够快地处理它们。为了解决这个问题，我们开发了两种基于深度学习架构的神经网络算法，用于基于像素和条带的粒子探测器中的轨迹识别。这些是TrackNETv 3用于本地（逐轨道）和RDGraphNet用于全局（事件中的所有轨道）跟踪。利用JINR（Dubna）BM@N实验的GEM跟踪器和北京高能物理研究院BESIII实验的圆柱形GEM内跟踪器对这些算法进行了测试。基于反向图的RDGraphNet模型显示了令人鼓舞的结果：95%的召回率和74%的追踪精度。TrackNETv 3模型的查全率为95%，查准率为76%。这一结果可以通过进一步的模型优化得到改善。
2022-12-05 hep-ex physics.ins-det
