Performance of the ATLAS Muon Drift-Tube Chambers at High Background Rates and in Magnetic Fields
ATLAS μ子光谱仪使用漂移管室进行精确跟踪。本文利用欧洲核子研究中心γ辐照装置中的试验束流数据，研究了这些电离室在磁场和高辐射通量条件下的性能。的测量结果进行了比较，加菲尔德漂移室模拟程序提供的详细预测。
2016-04-06 hep-ex physics.ins-det
The Phase-1 Upgrade of the ATLAS Level-1 Endcap Muon Trigger
对于运行3（从2021年开始），LHC的瞬时光度将显著增加到当前值的1.5倍，这将导致收集到更大的统计数据，并增强对新物理的敏感性。ATLAS Level-1端盖μ子触发器的第1阶段升级对于保持运行3的物理验收至关重要。描述了一种新的触发逻辑，用于与磁场内外的探测器重合，并显示其可将触发率降低至低于运行3中所需的水平。一个新的触发板，NSL，整合所有的信息，从各种探测器，已被开发，并成功地证明了新的逻辑在FPGA上的实施。
2018-06-24 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
Construction and Test of New Precision Drift-Tube Chambers for the ATLAS Muon Spectrometer
ATLAS μ子探测器升级的目的是提高μ子触发和精确跟踪的接受度，并随着LHC亮度的增加提高探测器高背景区域中μ子室的速率能力。小直径μ子漂移管（sMDT）室已开发用于这些目的。由于漂移管直径为MDT腔室的一半且操作参数不变，sMDT腔室具有MDT的优点，但具有更高的速率能力，并且可以安装在MDT腔室不适合的检测器区域中。腔室组装方法已针对大规模生产进行了优化，从而最大限度地减少了施工时间和人员。传感线定位精度为5？已经在包括几百个漂移管的大尺寸腔室的系列生产中实现了微米。2016/17年冬季LHC关闭时安装的新sMDT腔室的建造以及与新RPC触发腔室结合以更换筒式μ子谱仪内层的sMDT腔室的设计正在进行中。
2016-03-29 hep-ex physics.ins-det
Muon Spectrometer Phase-I Upgrade for the ATLAS Experiment: the New Small Wheel project
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的瞬时亮度将比设计值增加五到七倍。为了在ATLAS探测器的前向区域保持出色的探测和背景抑制能力，部分μ子探测系统将在LHC关闭期间升级，用所谓的新小轮（NSW）替换前向区域的现有第一站的一部分。NSW的直径约为10米，将由两种探测器技术组成：Micromegas和小条带薄间隙室（sTGC）。将介绍ATLAS探测器这一重大升级的物理动机。将讨论为满足物理需求而做出的设计选择。最后，将介绍探测器模块的生产状况。
2018-10-02 hep-ex physics.ins-det
FPGA Implementation of a Fixed Latency Scheme in a Signal Packet Router for the Upgrade of ATLAS Forward Muon Trigger Electronics
我们提出了一个新的固定延迟的Xilinx千兆收发器，将用于在大型强子对撞机的ATLAS前向μ子谱仪的升级计划。固定延迟方案在前端数据串行器ASIC和分组路由器之间的4.8 Gbps链路中实现。为了实现固定延迟，我们在Xilinx FPGA中使用IO延迟和专用进位资源，同时尽量减少对FPGA收发器的嵌入式功能的依赖。该方案是协议无关的，可以适应其他供应商的FPGA类似的资源。本文提出了一个详细的实现固定的延迟计划，以及模拟的真实环境中的ATLAS前向μ子区域。
2015-09-21 hep-ex physics.ins-det
Commissioning and installation of the new small-Diameter Muon Drift Tube (sMDT) detectors for the Phase-I upgrade of the ATLAS Muon Spectrometer
作为ATLAS μ子谱仪的一部分，前置漂移管是精密漂移室，旨在提供出色的空间分辨率和高跟踪效率，与轨道角度无关。通过LHC和ATLAS实验的生命，该探测器已经证明它们可以在大面积上提供精确的跟踪。ATLAS μ子谱仪升级的目的是提高μ子触发效率，精确的μ子动量测量，并提高高亮度LHC运行期间μ子系统在高背景区域的速率能力。为了满足这些要求，提出的解决方案是基于小（15毫米）直径μ子漂移管室（sMDT）技术。新的探测器提供了大约一个数量级的更高的速率能力，并允许在μ子系统的桶内层安装额外的新的三重电阻板室（RPC）触发探测器。在2019/21 LHC关闭期间，正在进行桶内层升级的试点项目。为此，慕尼黑的马克斯-普朗克物理研究所建造了16个sMDT室，每个室的面积约为2.5 $m^{2}$。为了确保它们在实验中的正常运行，sMDT探测器必须在生产现场和在CERN交付后通过一系列严格的测试。在安装到ATLAS μ子谱仪后，μ子站将进一步接受宇宙射线测试和调试。作者将描述探测器的设计，质量保证和认证的路径，以及将提出的经验与室测试，集成程序和安装的μ子站在ATLAS实验。
2021-12-13 hep-ex physics.ins-det
Large-Scale Production of Monitored Drift Tube Chambers for the ATLAS Muon Spectrometer
目前正在为ATLAS μ子谱仪建造传感线定位精度优于20微米的精密漂移管室。谱仪中心部分最外层的88个大腔室已组装完成70%。在腔室构造期间对感测线的位置和用于光学对准监测系统的传感器的位置的测量表明，满足了腔室的机械精度的要求。
2016-04-01 hep-ex physics.ins-det
Development of a resource-efficient FPGA-based neural network regression model for the ATLAS muon trigger upgrades
本文报道了一种资源高效的基于FPGA的神经网络回归模型的发展，在未来的硬件μ子触发系统的ATLAS实验在大型强子对撞机（LHC）的潜在应用。有效的实时选择μ子候选是ATLAS物理方案的基石。随着计划中的ATLAS对高亮度LHC的升级，将安装一个全新的基于FPGA的硬件μ子触发系统，该系统将在10 $μs$延迟窗口内处理全部μ子探测器数据。计划用于此次升级的大型FPGA设备应该有足够的备用资源，以允许部署机器学习方法，以改进μ子候选者的识别和寻找新的奇异粒子。我们的神经网络回归模型有望提高拒绝的主要来源的背景触发事件在中央探测器区域，这是由于μ子候选人具有低横动量。该模型在FPGA中使用157个数字信号处理器和大约5，000个查找表来实现。当使用320 MHz时钟频率在FPGA器件中实现时，模拟的网络延迟和死区时间分别为122和25 ns。还开发了另外两种FPGA实现，以研究设计选择对资源利用率和延迟的影响。我们的FPGA实现的性能参数完全符合未来μ子触发系统的要求，因此为ATLAS实验未来的数据采集部署机器学习方法提供了可能性。
2023-02-10 hep-ex physics.ins-det
Construction and test of high precision drift-tube (sMDT) chambers for the ATLAS muon spectrometer
为2014年3月ATLAS μ子谱仪的升级改造，研制了新型μ子跟踪室（sMDT），其漂移管直径为15 mm，是标准ATLAS μ子跟踪室的一半，灵敏线定位精度为10~ $μ$ m。新腔室的设计完全兼容目前的ATLAS服务，但相对于以前安装的ATLAS MDT腔室，它们组装在一个更紧凑的几何形状，并部署了两个额外的管层，提供冗余的机架信息。该室由8层共624个铝漂移管组成。一周之内完成一个分庭的组装。半自动化生产线用于在腔室组装之前组装漂移管。将讨论单个组件和完整腔室的生产程序和质量控制测试。用三坐标测量机测量了金属丝在已完成的腔室中的位置。
2014-07-01 hep-ex physics.ins-det
Proposal on Application of the Multi-Wire Proportional Chambers of the LHCb MUON Detector at Very High Rates for the Future Upgrades
LHCb的MUON探测器（MD）是世界上最大的此类仪器之一，也是辐射最多的仪器之一。在大型强子对撞机的第一次和第二次运行期间，它表现得非常好，瞬时光度为4 $\times$ 10 $^{32}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，跟踪效率分别为1 $\%$和2.6 $\%$。展望未来LHCb升级2（U2）计划在2031年，并旨在运行探测器在增加亮度的一个因素$\sim$ 50，并在同一时间保持非常高的（$\sim$ 99 $\%$）的检测效率，一个选项与重用的重要部分，目前的多线正比室（MWPC）在一个新的μ子系统。此外，新的前端电子（FEE）和现有的测试设置适用于设计的第一个想法：新的MWPC具有更高的粒度的阴极读出垫和新的FEE进行了描述。
2020-07-06 hep-ex physics.ins-det
CMS Muon Drift Tubes HL-LHC Slice Test
CMS漂移管（DT）室的电子设备需要在长周期3期间更换，以适应高亮度LHC（HL-LHC）数据采集条件。HL-LHC电子设备的第一个DT原型，探测器板（OVDT），已经安装在60个扇区中的一个扇区的DT室中，并集成到中央数据采集和触发系统中。来自腔室的信号被分离并到达传统和第二阶段演示器链，这将使它们能够在LHC碰撞期间并行运行。
2021-10-20 hep-ex physics.ins-det
Characterization of a Serializer ASIC chip for the upgrade of the ATLAS muon detector
我们报告的串行器ASIC的设计用于ATLAS前向μ子探测器的触发数据传输。我们讨论了一个原型芯片的性能，包括功耗，延迟和稳定的工作线速率。测试结果表明，该串行器能够以至少5.76 Gbps的速率工作，误码率低于1 × 10 ^{-15}，以4.8 Gbps速率工作时功耗为200 mW。从开始将30位加载到串行化器到从串行化器传输第一位之间的等待时间被测量为约6 ns。
2015-09-21 hep-ex physics.ins-det
Resolution and Efficiency of the ATLAS Muon Drift-Tube Chambers at High Background Rates
在欧洲核子研究中心的伽马辐照设施中，在100 GeV μ子束和高达990 Hz/平方厘米的光子辐照率（相当于ATLAS预期的最高本底率的两倍）下，对ATLAS μ子谱仪的精密漂移管室的分辨率和效率进行了测试。硅条探测器望远镜被用作光束中的外部参考。读出电子设备的脉冲高度测量用于执行时间回转校正，这导致平均漂移管分辨率从104微米提高到82微米，而没有照射，并且在最大预期速率下从128微米提高到108微米。测量的漂移管效率与从读出电子器件的死区时间到最大期望速率的期望值一致。
2016-03-31 hep-ex physics.ins-det
Development of a Highly Selective First-Level Muon Trigger for ATLAS at HL-LHC Exploiting Precision Muon Drift-Tube Data
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）将提供一个独特的机会来探索物理学的本质，超越强和电弱相互作用的标准模型。高度选择性的第一级触发器对于HL-LHC的ATLAS实验的物理方案至关重要，其中瞬时光度将超过LHC Run 1的瞬时光度约一个数量级。ATLAS第一级μ子触发率主要由低动量μ子控制，这是因为RPC和TGC触发室的中等动量分辨率而被接受的。利用精密μ子漂移管（MDT）室的数据进行一级触发决策，可以克服这一局限性。这需要将MDT命中连续快速传输到检测器外触发逻辑和快速跟踪重建算法。μ子触发率的减少，可实现与建议的新的触发概念，一种新的快速跟踪重建算法的性能，和第一个硬件演示的方案与μ子测试束数据在欧洲核子研究中心伽马辐照设施进行了讨论。
2017-01-31 hep-ex physics.ins-det
Development of Fast High-Resolution Muon Drift-Tube Detectors for High Counting Rates
加压漂移管室是大面积高精度跟踪的有效探测器。大型强子对撞机（LHC）ATLAS探测器的μ子谱仪的连续漂移管（MDT）室达到35微米的空间分辨率和几乎100%的跟踪效率，6层30 mm直径的漂移管，Ar：CO2（93：7）气体混合物在3 bar和气体增益为20000。ATLAS MDT腔室的设计是为了应对由于中子和伽马射线高达约300 kHz/管的背景计数率，这将超过LHC亮度大于设计值10-34每平方厘米和秒。将漂移管直径减小到15 mm，同时保持其他参数（包括气体增益）不变，将最大漂移时间从约700 ns减小到200 ns，并且将漂移管占用率减小到7倍。为ATLAS μ子谱仪的端盖区域设计了新的漂移管室。一个原型室组成的12 × 8层的15毫米直径的漂移管的1米长已建成的传感线定位精度为20微米。15毫米直径的漂移管已测试与宇宙射线在伽马辐照设施在欧洲核子研究中心在计数率高达1.85兆赫。
2016-03-31 hep-ex physics.ins-det
Development of a time-to-digital converter ASIC for the upgrade of the ATLAS Monitored Drift Tube detector
ATLAS μ子光谱仪的升级为高亮度LHC需要新的触发器和读出电子的各种元素的检测器。我们提出了一个时间-数字转换器（TDC）ASIC原型的ATLAS超导漂移管（MDT）探测器的设计。该芯片采用GlobalFoundries 130 nm CMOS技术制造。研究表明，其时序和功耗特性满足设计要求，48个通道的时序变化为40 ps，每个通道的功耗约为6.5 mW。
2017-08-11 physics.ins-det
Optimisation of the Read-out Electronics of Muon Drift-Tube Chambers for Very High Background Rates at HL-LHC and Future Colliders
在ATLAS μ子谱仪中，采用了双漂移管（MDT）腔和sMDT腔（其管径为MDT的一半）来进行μ子径迹的精确重建。sMDT腔室被设计用于在高计数率下操作，这是由于预期用于HL-LHC和未来强子对撞机的中子和伽马背景辐射。现有的MDT读出电子设备使用双极信号整形，这在信号脉冲之后引起相反极性和相同电荷的下冲。在用于sMDT的高计数率和短电子死时间下，信号脉冲堆积在先前背景脉冲的下冲上，导致信号幅度的减小和漂移时间测量中的抖动，并且因此导致漂移管效率和空间分辨率的劣化。为了进一步提高sMDT管的速率能力，可以在读出电子器件中使用基线恢复以抑制堆积效应。研制了一种具有基线恢复功能的分立式双极整形电路，并用于在24 MBq 90 Sr源辐照下读出sMDT管。测量结果显示，在高计数率下，sMDT管的性能得到了显著改善。
2016-03-29 hep-ex physics.ins-det
Upgrades of the ATLAS Muon Spectrometer with sMDT Chambers
由于ATLAS μ子谱仪的平行漂移管（MDT）腔室的漂移管直径只有一半，并且其他操作参数不变，小直径μ子漂移管（sMDT）腔室提供了一个数量级的更高速率能力，并且可以安装在MDT腔室不适合的检测器区域。腔室组装时间缩短了七倍，缩短到一个工作日，传感线定位精度提高了两倍，超过十微米。2014年，ATLAS安装了两个sMDT腔室，以提高光谱仪桶部分的动量分辨率。覆盖ATLAS探测器底部区域的另外12个腔室的建造工作已经开始。随后将用sMDT替换枪管内层末端的MDT室，以提高预期高背景速率下的性能，并为额外的RPC触发室提供空间。
2016-03-31 hep-ex physics.ins-det
Construction of Precision sMDT Detector for ATLAS Muon Spectrometer Upgrade
本文介绍了密歇根大学的小直径监测漂移管探测器的建设，作为欧洲核子研究中心的高亮度大型强子对撞机的ATLAS μ子谱仪升级的贡献。在密歇根州建造的前30个室的测量表明，漂移管线的位置精度满足20微米的规格。用于对准的平台和磁场传感器的位置都在所需的精度范围内很好地安装。宇宙线测试测量表明，单线跟踪分辨率为100 ± 7微米，平均探测效率高于99%。详细描述了腔室生产的基础设施、工具、技术和程序。报告了前30个建造的室的室质量控制测试的结果。
2022-11-01 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
A new electron-multiplier-tube-based beam monitor for muon monitoring at the T2K experiment
μ子束监测是实时间接监测加速器产生的中微子束必不可少的手段。虽然硅光电二极管和电离室已成功地用作μ介子监测器在T2 K实验，更耐辐射的传感器是未来的操作所需的。我们研究了电子倍增管（EMT）作为一种新的μ子监测传感器。由μ子在倍增器电极处通过而产生的次级电子在管中倍增并产生信号。两个原型探测器安装在T2K μ子监测位置，并根据T2K μ子束的原位数据研究了各种EMT特性。信号大小是基于计算的预期，并且EMT示出了用于逐束监测的足够快的时间响应。逐溢强度分辨率为0.4%，优于要求值（1%）。在质子束功率高达460 kW（+250 kA聚焦喇叭操作）时，信号线性度在$\pm$ 1%以内。在响应稳定在$\pm$ 1%范围内之前，由于倍增电极材料的稳定性，在初始暴露期间观察到信号逐渐降低。这项工作表明，EMT是未来T2K μ子监测的一个很好的候选者，也可能有其他更普遍的应用。
2018-11-01 hep-ex physics.ins-det
Architecture of the LHCb muon Frontend control system upgrade
LHCb实验（图1），目前正在欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上获取数据，旨在研究B介子扇区的CP破坏。它的关键元件是μ子探测器[1]，它允许触发，并从包含b衰变中识别μ子。整个探测器的电子系统（图2）非常复杂，其μ子探测器实验控制系统（ECS）允许监测和控制超过7000个前端板。目前负责控制μ子探测器前端（FE）电子设备的系统由10个板条箱组成;每个板条箱包含两种模块：脉冲分配模块（PDM）和多达20个服务板（SB），通过定制背板连接，总量约为800个微控制器[2]。LHCb升级计划于2018/19年进行，这将使探测器能够利用更高的亮度运行。这次升级将使实验能够积累更多的光度，以实现更精确的测量。新架构的主要思想利用了为辐射环境开发的新CERN快速通信协议GBT[3]，保持了与探测器的巨大连接性和系统的模块化。CERN开发的新芯片组GBTx和GBT-SCA[4]以及更强大的计算机的可用性允许设计一个快速连接到探测器的新系统。在新的系统中，控制单元从设备移动到控制室的计算机，而不是实际系统中的低速总线发送高级命令到检测器中的智能单元。
2015-12-08 hep-ex physics.ins-det
ATLAS hardware-based Endcap Muon Trigger for future upgrades
LHC预计将在2022年至2024年的第三次运行中将其质心能量从13 TeV增加到14 TeV。在运行3之后，计划对高亮度LHC（HL-LHC）计划进行升级，并将于2027年开始运行，将瞬时亮度提高到其标称亮度的5.0 - 7.5倍。计划对ATLAS触发系统进行持续升级，以应对高事件率并保持物理接受度。在运行3之前的长关机期间，将安装新的探测器以提高触发性能。从运行3中引入了新的触发逻辑，结合了位于磁场外部的探测器和安装在磁场内部的新探测器的信息，以降低触发率。为了处理来自各种探测器的数据，开发了一种新的触发处理器板，并介绍了其设计。在HL-LHC的升级过程中，计划对第一级硬件部分的触发和读出系统进行升级。全粒度信息将被传输到触发处理器板，这使得在基于硬件的系统中能够进行更像离线的轨迹重建。为了处理全粒度信息并执行基于硬件的航迹重建，触发处理器板将实现具有数百对收发器和巨大存储器资源的FPGA。还将介绍运行3和HL-LHC中基于硬件的端盖μ子触发器的预期性能。
2020-10-22 hep-ex physics.ins-det
Testing sTGC with small angle wire edges for the ATLAS New Small Wheel Muon Detector Upgrade
计划于2018年进行的LHC升级预计将显著提高加速器的光度，因此ATLAS μ子光谱仪的辐射背景率也将增加。它的一些组件将不得不更换，以应付这些高利率。新设计的小条薄间隙室（sTGC）将在小轮区域取代它们。sTGC和当前使用的TGC之间的差异之一是导线沿着方位角方向的对准。因此，最外面的导线以小角度接近检测器的边缘。这样的配置可能是各种问题的原因。建造了两个小型专用室并进行了测试，以研究新配置可能产生的边缘效应。sTGC似乎是稳定的，没有观察到火花，但在边缘附近的探测器响应中看到了一些差异，应该进行进一步的研究。
2015-06-02 hep-ex physics.ins-det
A Multi-Layer SEU Mitigation Strategy to Improve FPGA Design Robustness for the ATLAS Muon Spectrometer Upgrade
我们提出了一种多层单粒子翻转缓解策略，在低成本的Xilinx Artix-7 FPGA中实现。该实现是针对ATLAS μ子谱仪升级的触发数据路由器。该缓解策略采用三层保护来提高整体FPGA设计的鲁棒性：在第一层中使用FPGA结构逻辑的三重模块冗余和嵌入式软错误缓解;在第二层中通过跨配置存储器的多个副本的多引导FPGA重新配置来进一步增强;以及在第三层中的FPGA电源循环和配置存储器重新初始化。该方案的有效性进行了评估，在两个不同的中子设施，LANSCE和NCSR Demokritos，与800 MeV和25 MeV的束流能量，分别。使用与最终操作计划相似的配置进行测试。我们讨论了测试策略，并总结了测试结果，估计超过10年的操作在ATLAS实验的预期数据丢失。
2019-04-16 hep-ex physics.ins-det
Upgrade of the ATLAS Muon Trigger for the SLHC
在大型强子对撞机上进行的ATLAS实验的外壳由环形空心磁铁系统组成，以便精确测量μ子的横向动量p $_T$，这在许多物理通道中是有趣的物理过程的标志。为了精确确定μ子动量，使用具有高位置精度的漂移管室（MDT），而为了快速识别μ子轨道，使用具有高时间分辨率的室，其能够选择高于预定义p $_T$阈值的μ子用于ATLAS触发系统的第一级（1级触发）。当大型强子对撞机的亮度将在大约十年后升级到目前标称值（SLHC）的4-5倍时，ATLAS Level-1触发系统的选择性将必须改进，以应对100 kHz的最大允许触发率。对于ATLAS μ子谱仪的1级触发，这意味着单个μ子的p $_T$阈值的增加。然而，由于触发室的空间分辨率有限，对~20 GeV/c以上的径迹的选择性不足以有效降低1级速率。我们描述了如何在MDT精密腔室中测量的轨道坐标可用于决定性地提高高动量轨道的选择性。还将讨论由此导致的延迟增加。
2010-10-31 hep-ex physics.ins-det
The upgrade of the RPC-based ALICE Muon Trigger
ALICE μ子触发器目前由一个探测器产生，该探测器目前由72个以最大雪崩模式运行的胶木单间隙电阻板室组成，排列在四个5.5x6.5平方米的探测平面上。为了满足即将从2021年开始的LHC高亮度运行的要求，其中ALICE将以连续模式读出，μ子触发器将成为μ子标识符，并将进行重大升级。在当前设置中，来自约21k条的信号由2400个非放大前端（FEE）卡区分，其阈值由外部模拟电压提供（每个腔室侧一个）。所有这些卡将被配备有前置放大级的鉴别器所取代，这将允许降低探测器的操作高压，从而延长其寿命。此外，它们的参考阈值将通过无线（和每个腔室侧链接的I2C）传递，允许在单个卡级别调整值。此外，24个暴露最多的室将被更换为新的，配备高质量（即更光滑的表面）电木层压板。报告了在测试台和探测器上使用的新FEE卡以及在新RPC室（带有宇宙射线）上进行的测试。
2018-06-15 hep-ex physics.ins-det
Performance of New High-Precision Muon Tracking Detectors for the ATLAS Experiment
正在进行和计划进行的ATLAS μ子探测器升级的目标是提高对精确μ子动量测量和触发的接受程度，并提高μ子室在高背景区域的速率能力，以适应LHC亮度的增加。小直径μ子漂移管（sMDT）室已开发用于这些目的。由于漂移管直径为当前ATLAS μ子漂移管（MDT）腔室的一半，漂移管直径为30 mm，其他操作参数不变，sMDT腔室具有MDT的所有优点，但具有大约一个数量级的更高速率能力，并且可以安装在MDT腔室不适合的检测器区域中。ATLAS探测器脚部区域的12个腔室的建造已经完成，以便在2016/17冬季关闭大型强子对撞机时安装。ATLAS μ子谱仪升级的目的是提高三点μ子轨道测量的可接受性，从而大大提高有关区域的μ子动量分辨率。
2017-01-31 hep-ex physics.ins-det
The CMS ME0 Upgrade: Enhancing Forward Muon Reconstruction at the HL-LHC
Panjab University（潘杰普大学）
CMS ME0升级通过六层站扩展伪横坐标覆盖范围，提升HL-LHC前方缪子重建的灵敏度和精度。
2026-03-04 hep-ex physics.ins-det
Hardware Implementation of a Fast Algorithm for the Reconstruction of Muon Tracks in ATLAS Muon Drift-Tube Chambers for the First-Level Muon Trigger at the HL-LHC
高亮度大型强子对撞机将提供一个独特的机会来探索物理学的本质，超越强相互作用和电弱相互作用的标准模型。高度选择性的第一级触发器是必不可少的物理方案的ATLAS实验在HL-LHC的瞬时光度将超过LHC运行1瞬时光度几乎一个数量级。ATLAS第一级μ子触发率主要由低动量μ子控制，这是由于电阻板和薄间隙触发室的中等动量分辨率而选择的。这种限制可以通过在第一级触发决策中包括精密μ子漂移管（MDT）室的数据来克服。这需要MDT命中到检测器外触发逻辑的快速连续传输以及在触发逻辑中执行的快速跟踪重建算法。为了证明在大约3~ $μ$ s的短的可用第一级触发延迟内重建MDT室中的轨迹的可行性，我们在Xilinx Zynq FPGA的ARM Cortex A9微处理器上实现了种子Hough变换，并使用CERN的伽马辐照设施中记录的测试束数据研究了其性能。我们可以证明，通过使用ARM处理器的Neon单指令多数据引擎并行执行4个浮点运算，可以满足具有挑战性的延迟要求。
2018-03-11 hep-ex physics.ins-det
Performance of Michigan sMDT Prototype Chambers for the HL-LHC ATLAS Muon Detector Upgrade
为ATLAS实验的μ子谱仪开发了一种新的小直径湍流漂移管（sMDT）室，以处理CERN高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）预期的更高碰撞率。本文介绍了在密歇根大学建造的两个原型sMDT室的跟踪分辨率和命中效率的测量。使用宇宙射线μ子的sMDT跟踪分辨率为103.7 $\pm8.1$ \textmu m测量的一个室和101.8 $\pm$ 7.8 \textmu m的其他相比，设计分辨率为106 \textmu m。进一步的跟踪分辨率提高到83.4 $\pm$ 7.8 \textmu m，获得了通过使用新的高增益读出电子，这将被添加到HL-LHC。发现两个腔室的平均跟踪效率为（98.5 $\pm$ 0.2）\%。详细介绍了用于确定探测器跟踪分辨率和效率的方法，包括重建sMDT数据和Geant 4模拟试验室。
2021-08-11 hep-ex physics.ins-det
Construction and Performance of Large-Area Triple-GEM Prototypes for Future Upgrades of the CMS Forward Muon System
目前，CERN LHC CMS探测器的前向RPC μ子系统的一部分在高η区仍然没有仪器。一项国际合作正在研究覆盖1.6 <|η| < 2.4区域的μ子端盖与大面积的三重GEM探测器。鉴于其良好的空间分辨率，高速率能力和辐射硬度，这些微图案气体探测器是一个有吸引力的选择，同时提高μ子跟踪和触发能力，在未来升级的CMS探测器。将对这一可行性研究进行概述。将描述小型（10个\times 10 cm 2）和全尺寸梯形（1个\times 0.5 m2）三重GEM原型的设计和构造。在探测器组装期间，测试了用于拉伸GEM箔的不同技术。将显示小型和大型原型的X射线测量结果和CERN SPS的测试光束活动结果。初步模拟研究的预期μ子重建和触发性能的建议升级μ子系统将报告。
2011-11-30 hep-ex physics.ins-det
Design and development of the ALICE common readout unit user logic firmware for the Muon Identifier readout chain
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的大型离子对撞机实验（ALICE）经历了一次重大升级，其中一些子探测器被更换为新的，而其他子探测器则配备了新的电子设备。升级的目的是在2022年开始的第三个运行期（运行3）期间承受更高的碰撞率。作为升级的一部分，某些子探测器，如Muon Trigger，重命名为Muon Identifier，现在除了以前的触发读出模式外，还以连续的无闪烁读出模式运行。由于数据量的增加，典型的方法是不可能采用没有大规模的努力，以扩大处理能力。由于新的ALICE计算系统无法跟上μ子标识符增加的数据流，因此建立了新的处理算法。这些程序提供了一个洞察的新方法处理μ子标识符读出数据的基础上定制的用户逻辑FPGA固件。
2022-10-27 hep-ex physics.ins-det
Performance Evaluation of Straw Tubes with Muon Beams at CERN
University of Michigan（密歇根大学）；Tufts University（塔夫茨大学）；Institute of Nuclear Physics, Almaty（阿拉木图核物理研究所）；Joint Institute for Nuclear Research, Dubna（杜布纳联合核研究所）；University of Florida（佛罗里达大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；NRC Kurchatov Institute PNPI（库尔恰托夫国家研究中心普列哈诺夫物理技术研究所）
研究通过两次测试束实验评估稻草管探测器在FCC-ee straw tracker中的性能，开发专用算法测定空间分辨率和效率，为高精度跟踪应用提供设计和优化依据。
2026-10-16 hep-ex physics.ins-det
Fine Synchronization of the CMS Muon Drift-Tube Local Trigger using Cosmic Rays
CMS实验在桶μ子触发器中使用自触发漂移管阵列来执行正确的聚束交叉的识别。只有在触发器链正确同步时，标识才是唯一的。在本文中，在一个扩展的宇宙线运行期间进行的同步描述和结果的报告。宇宙射线μ子的随机到达时间允许几个同步方面进行研究，并开发一种简单的方法，用于LHC漂移管本地触发器的精细同步。
2010-01-12 physics.ins-det
The Phase-1 Upgrade for the Level-1 Muon Barrel Trigger of the ATLAS Experiment at LHC
LHC ATLAS实验的一级μ子桶触发器使用电阻板室（RPC）探测器。探测器上触发电子模块能够通过对来自各个探测器层的信号执行符合逻辑来识别具有预定义横向动量值（pT）的μ子。然后，探测器上的触发板将触发数据传输到探测器外的电子设备。复杂的触发系统通过组合来自桶和端盖区域的触发信息并通过将组合的μ子候选者提供给中央触发处理器（CTP）来处理传入数据。近十年来，一级触发器系统一直运行良好，尽管对触发效率和性能的要求具有挑战性，并且LHC的亮度不断增加。为了应付这些限制，已经对整个触发系统进行了各种升级，并计划在今后几年内安装其他系统。触发系统的大多数升级依赖于最先进的技术，从而可以增加处理能力和数据传输带宽，并设计更复杂的触发菜单。因此，系统可能会选择更多的触发候选项，从而支持新的物理研究或拓扑选择。在这项工作中，我们讨论了新的桶接口板的第一个原型的设计，围绕Xilinx FPGA，这将被用来传输RPC触发数据的CTP系统。该板的主要要求是支持具有固定延迟的触发数据的光传输，并允许实现新的触发算法。我们描述的硬件实现和第一次功能和集成测试的结果。
2018-06-26 hep-ex 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
The PHENIX Muon Trigger Upgrade
PHENIX μ子触发器升级为现有的前向μ子谱仪增加了1级触发探测器，并将增强实验的能力，以在sqrt（s）= 500 GeV的极化质子碰撞中进行丰富的自旋物理学计划。额外的μ子触发探测器和一级触发电子设备将使实验能够从W玻色子的衰变中选择高动量μ子，并拒绝与束相关的低动量碰撞背景，从而能够研究质子中的夸克和反夸克极化。μ子触发器升级将为目前的μ子1级触发器增加动量和定时信息，该触发器仅使用PHENIX μ子标识符（MuID）面板中的跟踪。来自三个新的电阻板室（RPC）和现有μ子跟踪（MuTr）室中的重新仪表化飞机的信号将为新的1级触发器提供动量和定时信息。~2ns的RPC定时分辨率将允许拒绝光束相关的背景。
2006-12-01 nucl-ex physics.ins-det
Precision Muon Tracking Detectors for High-Energy Hadron Colliders
小直径μ子漂移管（sMDT）室与15毫米管直径是一个具有成本效益的技术，高精度μ子跟踪大面积在高本底率，预计在未来的高能强子对撞机，包括HL-LHC。该室的设计和施工程序已优化大规模生产，并提供传感线定位精度优于10？M. sMDT室的速率能力已在CERN伽马辐照设施进行了广泛测试。它超过了ATLAS μ子漂移管（MDT）室，这是在前所未有的高背景率的中子和伽马射线，由一个数量级，这是足够的几乎整个μ子探测器接受FCC-hh在最大亮度。sMDT的运行和建造经验来自正在进行或正在为LHC第1和第2阶段准备的ATLAS μ子谱仪升级。
2016-03-29 hep-ex physics.ins-det
New High-Precision Drift-Tube Detectors for the ATLAS Muon Spectrometer
小直径μ子漂移管（sMDT）探测器已被开发用于升级ATLAS μ子谱仪。在15 mm的管直径下，它们提供比目前ATLAS μ子跟踪探测器（具有30 mm管直径的MDT腔室）高大约一个数量级的速率能力。漂移管的设计和施工方法已针对大规模生产进行了优化，并允许最大限度地提高验收所需的复杂形状。新设计实现了0.005 mm的记录传感线定位精度。14个新的sMDT室已经在ATLAS中运行，另外16个正在建设中，将在2019-2020年LHC关闭时安装。为了升级高亮度LHC的桶μ子谱仪，将在2020年至2024年之间建造96个sMDT室。
2017-05-16 physics.ins-det
Performance of a Full-Size Small-Strip Thin Gap Chamber Prototype for the ATLAS New Small Wheel Muon Upgrade
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的瞬时光度将通过在未来十年内进行广泛的升级计划，相对于目前的设计值增加到五倍。ATLAS μ子系统最重要的升级项目是用所谓的新小轮（NSW）取代目前在前沿区域的第一个站。NSW将在2018/19年LHC长期关闭期间安装。小带薄隙室（sTGC）探测器的设计是为了在高亮度LHC条件下提供快速触发和高精度μ子跟踪。为了验证设计，构建了由四个间隙组成的约1.2 $\times$ $1.0\, \mathrm{m}^2$的全尺寸原型sTGC检测器。每个间隙提供焊盘、焊带和焊线读数。在费米实验室的$32\, \mathrm{GeV}$ π介子束实验中测量了sTGC的固有空间分辨率。在垂直入射角下，已经获得了大约$50\,\mathrm{μm}$的单个间隙位置分辨率，沿着sTGC条带和垂直线方向均匀，完全在设计要求内。在CERN的$130\, \mathrm{GeV}$ μ子束测试中进行了垫读出测量。已经发现读出焊盘之间的过渡区域是$4\,\mathrm{mm}$，并且已经发现焊盘是完全有效的。
2015-09-21 hep-ex physics.ins-det
Electronics integration for the GE2/1 and ME0 GEM detector systems for the CMS Phase-2 Muon System Upgrade
大型强子对撞机目前正在进行高亮度升级，这将使瞬时亮度增加约五倍。因此，紧凑型μ子螺线管实验正在升级其μ子光谱仪，以应对前向区μ子通量的增加。最近进入批量生产阶段的GE 2/1三重气体电子倍增器探测器和处于后期原型制作阶段的ME 0三重GEM探测器系统正在进行电子集成。这些会议记录简要讨论了GE 2/1和ME 0探测器系统的前端电子设备，电子集成测试过程，以及CMS GEM协作组对这两个探测器系统的前端电子设备的未来计划。
2021-10-30 physics.ins-det
Design of a Time-to-Digital Converter ASIC and a mini-DAQ system for the Phase-2 Upgrade of the ATLAS Monitored Drift Tube detector
我们提出了第二个原型的时间-数字（TDC）ASIC的升级ATLAS卫星漂移管（MDT）探测器的高亮度LHC操作。与第一个原型相比，三重模块冗余已实现的配置和流控制逻辑。在实现相同的时间分辨率和通道均匀性的同时，总功耗增加不到10 mW。一个小型数据采集系统已经建立，以验证前端电子链与新的原型与其他ASIC和板在触发模式。小直径MDT电离室的宇宙线测试表明，读出电路的结构和数据传输性能良好。预计该原型设计将用于最终生产。
2020-11-23 physics.ins-det
Mass Production of a Trigger Data Serializer ASIC for the Upgrade of the Muon Spectrometer at the ATLAS Experiment
触发数据串行器（TDS）是一个定制的ASIC设计用于升级的端盖ATLAS μ子谱仪的最里面的站。它是一款具有两种工作模式的混合信号芯片，可处理多达128个检测器通道。总共生产了6，000个TDS ASIC用于探测器操作。本文讨论了一个定制的自动测试平台，我们开发的TDS ASIC提供质量控制。我们介绍的设计，测试程序，并从这个TDS测试平台获得的结果。
2019-04-18 physics.ins-det
Development and test of a mini-Data Acquisition system for the High-Luminosity LHC upgrade of the ATLAS Monitored Drift Tube detector
包括ASIC和FPGA板在内的新的前端电子设备正在为ATLAS的漂移管（MDT）探测器开发，以处理高亮度LHC运行中预期的大数据速率和恶劣环境。一个移动数据采集（miniDAQ）系统的设计，以执行这些前端电子集成测试。此外，它还将用于96个小半径MDT（sMDT）室的地面调试，并用于在现有ATLAS MDT室上集成和调试新的前端电子设备。本文详细介绍了miniDAQ硬件和固件。miniDAQ系统也被用来读出新的前端电子sMDT原型室使用宇宙μ子和获得的结果显示。
2022-05-26 physics.ins-det
Drift velocity and pressure monitoring of the CMS muon drift chambers
CMS μ子室漂移管中的漂移速度是μ子径迹重建和触发的关键参数。需要对其进行精确监测，以检测其与标称值的任何偏差。绝对压强的变化、气体混合物的变化或腔室气体被空气污染都会影响漂移速度。此外，温度和磁场影响其值。第一个数据，采取了专用的速度漂移室（VDC）建成的亚琛工业大学IIIA。另一个需要监测的重要参数是μ子漂移管腔室内部的压力。压差不得超过一定值，并且绝对压强必须保持略高于环境压强，以防止在泄漏的情况下空气进入μ子漂移管室。最新的漂移速度监测结果进行了讨论。
2011-07-02 hep-ex physics.ins-det
Construction and Test of the Precision Drift Chambers for the ATLAS Muon Spectrometer
大型强子对撞机（LHC）ATLAS探测器的μ子谱仪的平行漂移管（MDT）室由3-4层加压漂移管组成，位于承载光学变形监测系统的空间框架的两侧。该室必须提供一个轨道位置分辨率为40微米，单管分辨率至少为80微米，传感线定位精度为20？微米（rms）。最大的MDT室之一，432漂移管的3.8米长的全尺寸原型的可行性进行了论证。对于ATLAS μ子谱仪，必须建造88个这种类型的腔室。第一个腔室已经完成，导线定位精度为14微米（rms）。
2016-04-08 hep-ex physics.ins-det
The BIS78 Resistive Plate Chambers upgrade of the ATLAS Muon Spectrometer for the LHC Run-3
电阻板室用于ATLAS实验中的μ子触发和中心区域的两个坐标测量。为了准备未来几年LHC以更高的光度运行，除了新的小轮项目预计将补充端盖区域的ATLAS μ子光谱仪外，一个较小的项目，称为BIS 78，正在开发中，预计在LHC Long 2002期间安装。BIS 78项目将通过在内桶偶数扇区（BIS 7和BIS 8）的边缘添加32个RPC三重态来加强ATLAS桶和端盖之间过渡区域中的假μ子排斥和μ子触发的选择性，因为该区域的特点是由于束晕质子产生的二次带电轨道和缺乏探测器仪器而导致的高速率。由于可用空间狭窄，该项目预计将用集成的较小直径管和新一代RPC形成的μ子站取代现有的用于该地区精确位置测量的连续漂移管，能够承受更高的速率并提供强大的独立μ子确认。这些新的RPC是基于新的设计的气体体积与更薄的气隙和电阻电极，较低的工作电压和新的高增益前端电子相对于传统的RPC。除了在Run-3及以后的运行中使用外，该项目还作为HL-LHC升级的试点测试特别相关，因为新RPC三元组的额外完整层预计将补充最内层平面中的完整桶区域。介绍了该项目的核心，以及生产和测试结果的描述。还讨论了探测器基础设施和服务的详细信息，以及在长周期2期间进行最终安装和调试的路线图。
2020-06-19 hep-ex physics.ins-det
Investigation and Mitigation of Crosstalk in the Prototype ME0 GEM Detector for the Phase-2 Muon System Upgrade of the CMS Experiment
LHC正在进行高亮度升级，这将使瞬时亮度增加至少五倍，从而导致前方区域的μ子通量率更高，这将压倒CMS实验的当前触发系统。ME0是一种气体电子倍增器探测器，被提议用于第二阶段μ子系统升级，以帮助提高μ子接受能力并控制1级μ子触发率。为了降低高压放电的可能性，ME0设计了两侧分段的GEM箔。ME0的初始测试显示读出扇区之间存在大量串扰。在这里，我们调查，表征和量化的检测器中的串扰，并估计该室的性能，通过模拟的检测器死区时间，效率损失，和前端电子响应的结果，这种串扰。通过直接施加一个方波电压脉冲与脉冲发生器的检测器的读出条上产生的信号的串扰的结果进行了总结，并提出了各种缓解策略的功效。串扰是读出板上的读出条之间以及读出条与GEM 3底部之间的电容耦合的结果。串扰通常还遵循这样的模式，其中串扰的最大幅度在检测器中的相同方位角读出段内并且在最近的水平段中。使用旁路电容器和较大的HV段成功地降低了串扰：我们观察到先前经历从$(1.66\pm0.03)\%$到$(1.11\pm0.02)\%$的串扰的扇区中的串扰的最大降低，其中所有HV段并联连接在GEM 3的底部，具有HV低通滤波器和HV分压器。这些缓解策略稍微增加了更远的读出扇区中的串扰$\big(\hspace{-0.1cm}\lessapprox 0.4\%\big)$。
2021-02-05 hep-ex physics.ins-det
New Facilities for the Production of 1 mm gap Resistive Plate Chambers for the Upgrade of the ATLAS Muon Spectrometer
为ATLAS HL-LHC升级生产近1000个1 mm间隙RPC，研究介绍面向新工业设施的组装工艺转移、原型认证测试及不同制造方法比较，证实其可可靠产出合格探测器。
2025-01-08 hep-ex physics.ins-det
The upgrade of the CMS muon system for the High Luminosity LHC
本文介绍了为适配2029年启动的HL-LHC Phase-2运行，CMS缪子系统通过升级电子学、新增RPC与GEM探测站提升性能与覆盖范围的计划，及当前性能验证与量产进展。
2023-12-16 physics.ins-det
Layout and Assembly Technique of the GEM Chambers for the Upgrade of the CMS First Muon Endcap Station
CMS最近选择了Triple-GEM探测器技术作为其前向μ子探测器系统升级的一部分，因为GEM探测器在大型强子对撞机（HL-LHC）未来高亮度阶段预期的高辐射环境中提供稳定的操作。在第一步中，GEM腔室（探测器）将安装在$1.6<\left|η\right|<2.2$伪快度区最里面的μ子端盖站，主要是为了控制第二次LHC长周期运行后的1级μ子触发率。这些新的腔室将为$η$ -区域中的μ子系统增加冗余，在该区域中，背景速率高，并且由于CMS磁场而导致的μ子轨迹的弯曲小。已经开发了一种用于这种腔室的新型构造技术，其中箔安装到单个堆叠上，然后均匀地机械拉伸，避免在活性气体体积内使用间隔物和胶水。我们描述了这种GEM腔室的布局，拉伸机制和整体组装技术。
2018-12-11 physics.ins-det
Muon identification for LHCb Run 3
μ子的识别对于LHCb的物理计划至关重要。在升级阶段，从LHC的运行3开始，实验的触发将完全基于软件。亮度增加到$2\times10^{33}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$将需要改进μ子识别标准，目标是性能等于或优于运行2，但在更具挑战性的环境中。在本文中，两个新的μ子识别算法开发的LHCb升级，并显示其性能的信号效率与背景减少。
2020-12-14 hep-ex physics.ins-det
