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
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
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
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
Commissioning and Operation of the New CMS Phase-1 Pixel Detector
CMS像素探测器的第一阶段升级由四个桶层（BPix）和每个端盖（FPix）中的三个前向磁盘组成。它在1，856个模块中包含总共1.24亿像素通道，其设计可承受高达$2 \times 10^{34}\,$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的瞬时亮度。探测器的不同部分在去年组装完成，后来被带到CERN安装在CMS跟踪器内。在组装过程中的各个阶段，已经进行了测试，以确保读出和电力电子设备以及冷却系统符合设计规范。在对各个组件进行测试之后，在CMS内部安装之前进行了系统测试。除了审查这些测试，我们还介绍了使用中央CMS DAQ系统现场检测器的最终调试结果。最后，我们审查的结果，从最初的操作的探测器首先与宇宙射线，然后与pp碰撞。
2017-09-29 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
Calibration and performance of the CMS pixel detector in LHC Run 2
紧凑型μ子螺线管（CMS）是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上重建高能粒子相互作用产物的两种通用探测器之一。硅像素探测器是CMS跟踪系统的最内部组件。它以高分辨率确定来自相互作用区域的带电粒子的轨迹，从而能够在跟踪器中进行精确的动量和碰撞参量测量。它旨在在大型强子对撞机的高粒子密度环境中运行。像素探测器的标定是影响其性能的重要因素。校准常数遵循传感器中主要由辐照引起的物理变化。这些常数定期更新，在校准数据库中维护，并用于事件重建。我们将详细介绍离线校准程序及其对LHC运行2期间探测器性能的影响。
2019-09-09 hep-ex physics.ins-det
Mechanical Design and Material Budget of the CMS Barrel Pixel Detector
在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机上进行的紧凑型μ子螺线管实验包括一个硅像素探测器作为其最里面的组件。它的主要任务是精确重建主相互作用顶点附近的带电粒子。本文概述了桶形像素探测器的机械要求和设计选择。详细讨论了探测器中物质的分布及其在蒙特卡罗模拟中的描述。
2009-04-30 hep-ex 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
Study of the CMS Phase-1 Pixel Pilot Blade Reconstruction
紧凑型μ子螺线管（CMS）探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）中测量高能粒子相互作用产物的两种通用探测器之一。硅像素探测器是CMS跟踪系统的最内部组件。2009年至2016年期间运行的探测器现已于2017年初更换为升级版。在LHC之前的关闭期间，一个原型读出系统和第三个磁盘被插入到旧的前向像素探测器中，该探测器具有使用新的数字读出芯片构建的八个原型叶片。测试这些试验模块的性能使我们能够获得升级后的探测器的操作经验。在本文中，重建和分析的数据与新的模块，包括信息的重建软件的校准。还示出了命中发现效率和跟踪命中残差分布。
2018-04-02 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
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
The Online Calibration, Operation, and Performance of the CMS Pixel Detector
CMS像素探测器由大约6600万个硅像素组成，其模拟信号由15，840个可编程读出芯片读出。随着LHC最近的启动，探测器现在正在收集用于精确顶点和寻轨的数据。在准备数据采集时，探测器的读出芯片及其支持的读出和控制电子设备进行了校准。将介绍自2008年夏季安装探测器以来进行的校准。这些校准集中在读出芯片的阈值和模拟响应的优化。还将讨论LHC早期运行期间探测器的操作。将描述定期执行的校准和处理大光束背景事件的读出的机制。
2011-01-10 hep-ex physics.ins-det
Testbeam and Laboratory Characterization of CMS 3D Pixel Sensors
像素探测器是CMS中最内部的跟踪设备，重建相互作用顶点和带电粒子轨迹。位于像素探测器最内层的传感器必须升级，以实现高亮度LHC（HL-LHC）阶段预期的亮度增加10倍。作为平面传感器的可能替代品，3D硅技术由于其在高辐射通量后的良好性能而正在考虑中。在本文中，我们报告了不同电极配置的CMS 3D像素传感器的照射前和照射后测量。讨论了辐照对三维传感器的电学性能、电荷收集效率和位置分辨率的影响。还介绍了用于监控制造过程和研究体和表面特性的各种测试结构的测量，例如MOS电容器、平面和栅控二极管。
2014-04-30 hep-ex physics.ins-det
Simulation of the Dynamic Inefficiency of the CMS Pixel Detector
像素检测器是CMS跟踪器的最里面的部分。因此，它必须在粒子注量和辐射方面最恶劣的环境中占上风。有几种机制可能会降低检测器的效率。这些主要是由数据采集（DAQ）问题和/或单粒子翻转（SEU）引起的。任何剩余的效率损失被称为动态无效率。它是由读出芯片（ROC）内部的各种机制引起的，并且强烈依赖于数据占用。在2012年的数据中，在瞬时光度的高值下，效率低下达到2%（在最接近相互作用点的区域中），这是不可忽略的。在2015年，预计会有更高的瞬时光度，这将导致效率降低;因此需要理解和模拟这种效应。已经开发了一种数据驱动的方法来模拟动态低效率，这已被证明是成功地模拟的效果。
2015-01-22 hep-ex physics.ins-det
End-to-end particle and event identification at the Large Hadron Collider with CMS Open Data
从粒子识别到希格斯玻色子的发现，深度学习算法已经成为大型强子对撞机（LHC）数据分析越来越重要的工具。我们提出了一种创新的端到端深度学习方法，用于LHC紧凑型μ子螺线管（CMS）实验中的喷流识别。该方法将深度神经网络与低级别探测器信息（如热量计能量沉积和跟踪信息）相结合，以构建一个识别不同粒子种类的机器人。使用两个物理实例作为参考：电子与光子的歧视和夸克与胶子的歧视，我们证明了端到端的方法在模拟事件与CMS开放数据中提供的完整检测器几何的性能。我们还提供了从各种子检测器中提取的信息的重要性的见解，并描述了如何端到端的技术可以扩展到事件级的分类使用从整个CMS检测器的信息。
2019-10-15 hep-ex physics.ins-det
Building CMS Pixel Barrel Detectur Modules
对于CMS像素跟踪器的桶部分，需要大约800个硅像素检测器模块。这些模块在Paul Scherrer研究所进行凸点焊接、组装和测试。本文介绍了在组装前200个模块期间获得的经验。
2007-02-21 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
The Apollo ATCA Design for the CMS Track Finder and the Pixel Readout at the HL-LHC
高亮度LHC的挑战性条件需要为触发和数据采集系统量身定制的硬件设计。阿波罗平台的特点是一个“服务模块”，带有一个功能强大的系统模块计算机，提供标准的ATCA通信和特定应用的“命令模块”，带有大型FPGA和高速光纤链路。CMS版本的阿波罗将用于寻轨器和像素读出。它具有多达两个大型FPGA和100多个光链路，速度高达25 Gb/s。我们仔细研究了电路板的设计和性能，使用定制的固件来测试功耗、散热和光链路完整性。本文介绍了这些性能测试的结果，设计更新和未来的计划。
2022-02-03 hep-ex physics.ins-det
CMS Phase-1 Pixel detector refurbishment during LS2 and readiness towards the LHC Run-3
CMS Phase-1像素探测器是在2019年LHC Run-2结束后从地下洞穴中提取的，并在2019-2021年的长期关闭期间（LS 2）保持低温以保护硅传感器。LHC现在正在为2022年开始的下一批数据做准备。第一阶段的像素探测器计划于今年安装，并正在进行一系列翻新和维修，以提高收集数据的质量并增强操作体验。最里面的桶层已经被新的模块所取代，并具有改进的读出芯片（TMS 600 v4），前端ASIC（TBM 10 d）和电路板，以纠正之前数据采集过程中发现的问题。前向像素探测器配备了新的冷却入口，以确保安全操作，并采用了经修订的高压配电方案，以更好地匹配低压粒度。所有的DC-DC转换器都已更换为新产品，包括改进的ASIC（FEAST2.3），以防止它们在运行期间损坏。总的来说，这次演讲将总结LS 2期间像素探测器的翻新工作，并强调安装和调试后对LHC Run-3的准备情况。
2022-07-21 hep-ex physics.ins-det
Pixel Hit Reconstruction with the CMS Detector
我们提出了一种新的技术与CMS像素检测器的像素命中重建。该技术是基于拟合的像素簇投影模板获得使用一个详细的模拟称为Pixelav。Pixelav成功地描述了辐射损坏的传感器的光束测试中测量的集群的配置文件。该技术最初是为了最佳估计辐射损伤后的命中坐标而开发的，在辐射前也具有优越的性能，降低了重建径迹参数的分辨率尾部，并显着降低了标记b夸克的轻夸克背景。这是目前唯一可用于模拟辐射损坏探测器撞击的技术。
2008-09-03 physics.ins-det
Design and Performance of the CMS Pixel Detector Readout Chip
CMS像素检测器的读出芯片必须处理巨大的数据速率。片内零抑制是不可避免的，并且命中数据必须在第一级触发的延迟期间被本地缓冲。死区时间必须保持在最低限度。它由来自读出的贡献主导。为了保持其低的模拟读出方案已被采用，其中像素地址是模拟编码的。我们提出了最终CMS像素探测器读出芯片的结构，特别强调模拟读出链。其性能的测量进行了讨论。
2006-02-24 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
Operation and performance of the CMS tracker
CMS硅跟踪器由两个利用半导体技术的跟踪设备组成：内部像素和外部条带探测器。它们在LHC中粒子碰撞所呈现的高占用率和高辐射环境中运行。跟踪器探测器占据CMS中心周围的区域，LHC光束在此碰撞，半径在4 cm至110 cm之间，沿光束轴可达280 cm。像素探测器由6600万像素组成，覆盖约1平方米的总面积。它被带跟踪器包围，具有1000万个读出通道，覆盖总面积约200 m2。会议记录描述了在LHC运行的前三年收集的运行经验。结果包括在数据采集过程中遇到的操作挑战，这些挑战影响探测器的有效分数和读出效率。详细给出了在高占用率的跟踪器的性能，如信噪比和命中重建效率的本地可观。辐射效应的研究相对于传感器偏置的演变，在内部像素的读出阈值，和漏电流。
2014-02-04 hep-ex 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
Qualification Procedures of the CMS Pixel Barrel Modules
CMS像素桶系统将由三层组成，由大约800个模块组成。一个模块包含66560个读出通道，全像素桶系统约4800万个通道。必须测试每个通道的功能、噪声水平、微调机制和凸块焊接质量。不同的方法来确定凸点焊接产量与电气测量已被开发。确认程序中还包括几个操作参数的测量。其中包括像素噪声、增益和失真。描述了像素桶模块的测试和鉴定程序，并给出了一些结果。
2005-10-18 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
CMS Barrel Pixel Detector Overview
像素探测器是大型强子对撞机CMS实验中最里面的跟踪设备。它是由两个独立的子设备，像素桶和结束磁盘。该管由三个同心层组成，围绕束管，平均半径为4.4，7.3和10.2厘米。在34.5 cm和46.5 cm处的相互作用点的每一侧上有两个端盘。本文概述了像素桶探测器、其机械支撑结构、电子元件、服务及其预期性能。
2007-02-21 physics.ins-det
Precision luminosity measurement in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV with the CMS detector at the Large Hadron Collider
EUROPEAN ORGANIZATION FOR NUCLEAR RESEARCH (CERN)（欧洲核子研究中心）
通过束流分离技术校准多个独立监测器并利用Z玻色子产率验证长期稳定性，CMS实验实现了0.73%的总积分亮度精度，创下束团强子对撞机最精确亮度测量纪录。
2026-09-17 hep-ex physics.ins-det
Experience with CMS pixel software commissioning
CMS像素探测器，由三个桶层和两个端盖磁盘在每个桶端，安装在CMS实验在2008年夏天。在脉冲注入的初步调试阶段之后，探测器参与了宇宙射线触发和3.8T场的数据采集。在这篇文章中，我们描述了事件重建的软件，以及校准工具的状态。此外，我们报告的第一次运行经验与CMS和检测器性能的初步结果。
2008-12-03 physics.acc-ph physics.ins-det
Summary of the trigger systems of the Large Hadron Collider experiments ALICE, ATLAS, CMS and LHCb
本白皮书综述了大型强子对撞机（LHC）实验ALICE、ATLAS、CMS和LHCb的触发系统，介绍其通用原理、最新进展及高亮度升级所需的新触发范式。
2024-07-24 hep-ex physics.ins-det
Commissioning and Performance of the CMS Pixel Tracker with Cosmic Ray Muons
紧凑型μ子螺线管实验的像素探测器由三个桶层和每个端盖的两个磁盘组成。该探测器于2008年夏季安装，进行了电荷注入调试，并在宇宙射线数据采集期间在3.8 T磁场中运行。本文报告的第一次运行经验，并提出了结果的像素跟踪器的性能，这被发现是符合本检测器的设计规格。在高动量μ子样品中测量的横向碰撞参量分辨率为18微米。
2010-02-02 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
Radiation hardness of CMS pixel barrel modules
像素探测器用于LHC多用途实验的最里面部分，因此暴露于电离辐射的最高通量，在这部分探测器中主要由带电π介子组成。所有探测器组件的辐射硬度都经过了彻底的测试，达到了LHC预期的通量。在LHC升级的情况下，通量将更高，目前还不清楚目前的像素模块将在如此恶劣的环境中保持工作多久。这项研究的目的是确定这样一个极限，作为考虑升级的其他可能探测器概念的基准。由于传感器和读出芯片是对辐射损伤最敏感的部分，由凸块键合到CMS读出芯片（PSI46V2.1）的小像素传感器组成的样品已经用PSI高达6 E14 Neq的正200 MeV π介子和CERN高达5E 15 Neq的21 GeV质子辐照。在辐照后，测量系统对来自Sr-90源的β粒子的响应以验证传感器的电荷收集效率。还测量了读出芯片中的辐射诱导的变化。结果表明，在2.8E15 Neq的通量之后，可以预期本像素模块仍然可以操作。辐照至5E 15 Neq的样品仍可见β粒子。然而，需要进一步的测试来确认在如此高的注量之后是否可能以高的粒子探测效率稳定地操作。
2010-01-05 hep-ex physics.ins-det
Performance verification of the CMS Phase-1 Upgrade Pixel detector
CMS跟踪器由两个利用半导体技术的跟踪系统组成：内部像素和外部条带探测器。跟踪器探测器占据半径为3 cm至110 cm之间的射束相互作用区域周围的体积，并沿射束轴延伸至280 cm。像素探测器由1.24亿个像素组成，对应于大约2 m $^{2}$总面积。它在轨迹重建算法的播种以及主要相互作用和次要衰减顶点的重建中起着至关重要的作用。它被具有1000万个读出通道的条带跟踪器包围，对应于200 m $^{2}$总面积。跟踪器在LHC中粒子碰撞建立的高占用率和高辐射环境中运行。硅条探测器的性能继续保持高质量。然而，在运行1和运行2的前半部分中使用的像素检测器被所谓的第1阶段升级检测器取代。新系统更适合于匹配LHC将在2023年之前达到的增加的瞬时亮度。它的瞬时光度约为2 $\times$ 10 $^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$。检测器的新布局相对于前一个布局有一个额外的内层;它允许在更高的事件堆积下以更小的假率进行更有效的跟踪。本文重点介绍了新探测器调试过程中获得的第一批结果。它还包括在第一次数据采集过程中面临的挑战，以达到最佳的测量效率。将给出关于在高占用率下相对于诸如数据速率、命中重建效率和分辨率等可观测的性能的细节。
2017-10-10 hep-ex 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
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
Tracker alignment in CMS$:$interplay with pixel local reconstruction
CMS硅跟踪系统测量带电粒子的轨迹，像素检测器的命中分辨率为微米量级，条带检测器的命中分辨率为数十微米。跟踪重建的最重要的输入之一是跟踪器几何形状已知的精度。因此，必须精确地确定每个跟踪器传感器的位置、方向和曲率。操作条件的变化会导致不同子结构以及传感器的移动。为了保持目标精度，需要频繁的校正，并且确定这些校正的过程通常被称为跟踪器对准。由于在数据采集期间积累的辐射，传感器的响应随时间而变化。这影响像素命中的局部重建，并因此影响对准过程的结果。在这方面的贡献，在CMS的对齐过程中，以及专门的校准像素局部重建。由于老化的传感器上的对齐过程中的局部重建的变化的效果进行了讨论。
2023-03-29 physics.ins-det
Performance and Design Validation of CMS Phase-2 Pixel Modules
针对 CMS Phase-2 升级，本文建立像素模块全性能质量控制流程，验证 CROCv1/2 双芯片与四芯片设计，并通过供电、IV、凸点及热应力测试推动设计定型。
2025-05-12 hep-ex physics.ins-det
Evaluation of Planar Silicon Pixel Sensors with the RD53A Readout Chip for the Phase-2 Upgrade of the CMS Inner Tracker
为CMS内径迹探测器第二阶段升级，评估了RD53A芯片读出的平面像素传感器，在辐照前后均展现出优异的空间分辨率和超过99%的击中效率，满足HL-LHC要求。
2023-09-01 hep-ex physics.ins-det
The CMS Pixel Detector: from production to commissioning
大型强子对撞机的CMS实验包括一个混合硅像素探测器，用于重建带电轨道和相互作用顶点。探测器由三层筒体和筒体两端的两个圆盘组成。探测器模块由薄的、分段的硅传感器和通过凸点接合技术连接的高度集成的读出芯片组成。在本文中，我们报告的探测器的建设和测试的进展。此外，在欧洲核子研究中心和PSI的调试系统的第一个结果。
2007-10-26 physics.acc-ph physics.ins-det
Precision proton spectrometers for CMS
我们计划在CMS中增加z = +/- 240 m处的高精度跟踪和定时探测器，以研究高光度下的排他性过程p + p - p + X + p。这使得LHC可以被用作标记光子-光子对撞机，X = l+l-和W+W-，以及作为“标记”胶子-胶子对撞机（带有旁观胶子）用于喷流的QCD研究。在z = 240 m的第二阶段将允许观测到希格斯玻色子的产生。
2013-10-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
BDAQ53, a versatile pixel detector readout and test system for the ATLAS and CMS HL-LHC upgrades
BDAQ53是RD53系列混合像素探测器读出芯片的读出系统和验证框架。这些芯片是为ATLAS和CMS实验的内部跟踪探测器升级而设计的。BDAQ 53用于需要多功能性和快速定制的应用中，例如实验室测试环境，测试光束活动和质量控制测量的永久设置。它由定制和商业硬件、基于Python的软件框架和FPGA固件组成。BDAQ 53是作为开源软件开发的，软件和固件都托管在公共存储库中。
2020-10-05 physics.ins-det
Sensor Simulation and position calibration for the CMS pixel detector
在本文中，详细的模拟辐照像素传感器被用来研究辐射损伤的电荷共享和位置确定的影响。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。我们表明，从模拟中提取的电荷共享函数可以参数化为像素间位置的函数，并用于提高位置确定。对于辐照到Φ =5.9x10^14 n/cm^2的传感器，校准后可以实现低于15 um的位置分辨率。
2006-03-23 physics.ins-det
Design and performance of the silicon sensors for the CMS barrel pixel detector
大型强子对撞机的CMS实验包括一个混合硅像素探测器，用于重建带电轨道和相互作用顶点。筒区由n中n型传感器组成，其单元尺寸为100 × 150 μ m^2，在扩散氧化的浮区硅上加工。偏置网格的实施和像素隔离实现与缓和的p-喷雾技术。在CERN SPS的H2束线上进行了广泛的测试计划。在本文中，我们描述了传感器的布局，光束测试设置和辐照和非辐照原型设备所获得的结果。给出了电荷收集、命中探测效率、洛伦兹角和空间分辨率的测量结果。
2007-02-12 physics.ins-det
Heterogeneous reconstruction of tracks and primary vertices with the CMS pixel tracker
大型强子对撞机的高亮度升级将使加速器达到$7\times 10^{34} cm^{-2}s^{-1}$的瞬时亮度，平均堆积$200$质子-质子碰撞。这些条件将对实验开发的在线和离线重建软件提出前所未有的挑战。计算复杂性将远远超过传统CPU处理能力的预期增长，需要一种替代方法。工业和高性能计算（HPC）中心正在成功地使用异构计算平台，通过将每个作业与最合适的架构相匹配，实现更高的吞吐量和更高的能源效率。在本文中，我们将描述的异构实现的像素轨迹和顶点重建链的图形处理单元（GPU）的结果。该框架已被设计和开发的CMS重建软件，CMSSW集成。通过利用GPU实现的加速允许执行更复杂的算法，获得更好的物理输出和更高的吞吐量。
2020-08-31 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
Precision measurement of the structure of the CMS inner tracking system using nuclear interactions
本文利用强子与CMS物质的核相互作用研究了CMS内径迹系统的结构。2015年在LHC记录的质心能量为13 TeV的质子-质子碰撞数据被用来从这些核相互作用中重建数百万个次级顶点。使用这些顶点来确定射束管和内部跟踪系统元件（诸如像素检测器支撑管和筒状像素检测器内部屏蔽和支撑轨道）的精确位置。这些测量对于探测器模拟、探测器升级以及识别非活动元素位置的任何变化都很重要。
2018-10-31 hep-ex physics.ins-det
Studies of Vertex Tracking with SOI Pixel Sensors for Future Lepton Colliders
本文提出了一种在高阻衬底上用SOI技术的三层单片像素传感器组成的束流描迹仪进行顶点跟踪的研究。我们研究了在CERN SPS上用150和300 GeV/c的π介子进行的π介子-Cu相互作用中的径迹外推精度、双径迹分离和顶点重建精度。在未来的轻子对撞机的顶点跟踪的背景下，结果进行了讨论。
2012-04-13 hep-ex physics.ins-det
Development of a system for testing full-size CMS LGAD sensors
Korea University（韩国大学）；Kyungpook National University（庆北国立大学）
针对大规模LGAD传感器质量控制需求，开发了模块化探针卡自动测试系统，通过I-V和C-V测量验证了其高效性和低漏电流性能。
2026-05-26 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the fractional radiation length of a pixel module for the CMS Phase-2 upgrade via the multiple scattering of positrons
本文提出通过40-65 MeV正电子束多次散射直接测量CMS二期升级像素原型模块分数辐射长度的方法，测量结果与经验估算相符，为升级探测器材料预算最小化提供支持。
2024-09-15 hep-ex physics.ins-det
Position Dependence of Charge Collection in Prototype Sensors for the CMS Pixel Detector
本文报道了CMS像素探测器的传感器研发活动。具有几种设计和技术选择的设备已在CERN PS进行了高达1 E15 n_eq/cm**2的质子通量c的辐照。之后，它们被凸块键合到未辐照的读出芯片上，并在CERN SPS的H2束线中使用高能π介子进行测试。读出芯片允许非零抑制全模拟读出，因此在噪声和电荷收集特性方面对传感器进行良好表征。信号的位置依赖性，并讨论了两种传感器选项之间的差异。
2004-08-31 physics.ins-det
The CMS inner Tracker Endcap PiXel 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$7.5 \times 10^{34} \text{cm}^{-2} \text{s}^{-1}$，平均堆积顶点数为200。这将使ATLAS和CMS实验能够在项目的生命周期内收集积分亮度高达$4000\,\mathrm{fb}^{-1}$的数据样本。为了适应这些苛刻的条件，CMS探测器将在启动HL-LHC之前进行大幅升级，这一计划被称为CMS第二阶段升级。整个CMS硅像素探测器（IT）将被替换，新的探测器将具有更高的辐射硬度，更高的粒度和处理更高数据速率和更长触发延迟的能力。升级后的IT将由桶部件TBPX以及小型和大型前向盘TFPX和TEPX组成。TEPX检测器的每端有四个大圆盘，可将覆盖范围扩展到$\lvert η\rvert \approx 4.0$。在TEPX中，模块排列在五个同心环中。在这方面的贡献，新的TEPX探测器将提出，特别关注的力学设计和热性能，使用有限元方法。的冷却管和磁盘的支持结构连接的模块与CO $_2$冷却剂的材料选择的影响，以及。
2023-01-25 physics.ins-det
Comparative evaluation of analogue front-end designs for the CMS Inner Tracker at the High Luminosity LHC
由硅像素模块制成的CMS内部跟踪器将在高亮度LHC期间开始之前完全更换。新型内跟踪器系统的关键组件之一是由RD53协作组开发的读出芯片，特别是其模拟前端，它接收来自传感器的信号并将其数字化。三种不同的模拟前端（同步、线性和差分）在RD53A演示芯片中设计和实现。进行了专门的评估程序，以选择最合适的设计来构建能够以高效率和一小部分假像素命中维持高粒子率的耐辐射像素探测器。测试结果表明，所有三个模拟前端的优点，但也有局限性。差分前端表现出非常低的噪声，但阈值调谐在照射后变得有问题。此外，反馈回路中的饱和会影响信号返回基线，从而增加死区时间。同步前端显示出非常好的时序性能，但也有较高的噪声。对于线性前端，所有参数均在规格范围内，尽管该设计具有最大的时间步行。在改进的设计中解决并缓解了这一限制。在CMS内部跟踪器操作要求的背景下分析了三种前端的优缺点，从而选择了改进设计的线性前端集成在最终的CMS读出芯片中。
2021-10-29 hep-ex physics.ins-det
