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
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
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
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
Design and performance of a TDC ASIC for the upgrade of the ATLAS Monitored Drift Tube detector
我们提出了一个时间-数字（TDC）ASIC的原型的ATLAS超导漂移管（MDT）探测器的高亮度LHC操作的升级。该ASIC基于先前提交的用于时序性能评估的演示ASIC，包括各种操作模式所需的所有功能，以及迁移到TSMC 130 nm CMOS技术。我们提出了TDC的设计，重点增加的功能和性能优化。时序性能测试表明，该ASIC满足设计要求。TDC具有约780 ps的仓大小，并且对于具有前沿和后沿数字化的所有24个通道，定时仓变化在40 ps内，而功耗被限制为250 mW，对应于每个边沿测量约5.2 mW的功耗。
2019-05-24 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
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
The upgraded low-background germanium counting facility Gator for high-sensitivity $γ$-ray spectrometry
我们描述了高纯度锗计数设备Gator的升级和性能，该设备专用于低本底$γ$射线光谱测量。Gator在意大利Gran Sasso地下实验室运行，平均深度为3600米水当量，用于天体粒子物理学超低背景、稀有事件搜索实验中的材料筛选和选择。探测器配备有由铜、铅和聚乙烯层制成的被动屏蔽，样品腔用保持正压的气态氮吹扫，以抑制氡。在升级其外壳后，在100 keV至2700 keV的能量范围内，本底率为（82.0 $\pm$ 0.7）计数/（kg $\cdot$天），与先前报告的速率相比降低了20%。我们显示了作为时间的函数的各种操作参数的稳定性。我们还总结了样品分析程序，并证明鳄鱼的灵敏度通过检查一个材料样品，候选人的达尔文实验的光电传感器。
2022-07-05 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
The RPC-based proposal for the ATLAS forward muon trigger upgrade in view of super-LHC
目前的ATLAS前向μ子探测器的最里面的站需要升级为超级LHC。我们提出了一种替代方案，用一个三明治探测器组成的几层小半径的连续漂移管室（sMDT）的精确跟踪测量和两个站的多间隙电阻板室（mRPC）的触发目的。我们描述了升级后的探测器的布局和触发策略。为了满足超级LHC的要求，需要对ATLAS桶区使用的RPC进行一些修改。已经对所提出的mRPC定时分辨率、空间分辨率和速率能力进行了各种研究。
2012-10-25 hep-ex physics.ins-det
Photodetectors and front-end electronics for the LHCb RICH upgrade
LHCb实验的RICH探测器提供了在CERN的LHC中高能质子-质子碰撞产生的强子在宽动量范围（2至100 GeV/c）的识别。切伦科夫光被收集在对单光子敏感的光子探测器平面上。RICH将升级（2019年），以40 MHz的速率读取每个束流交叉。当前的混合光子探测器（HPD）将被多阳极光电倍增管（Hamamatsu R11265和H12699 MaPMT的定制）取代。这8个$\times$ 8像素器件由于其小像素尺寸、高增益、可忽略的暗计数率（$\sim$ 50 Hz/cm $^2$）和适度的串扰而满足实验要求。几个管的测量性能的报告，连同他们的长期稳定性。采用0.35 $μ$ m CMOS AMS工艺设计了一种新型的8通道MaPMT读出前端芯片，命名为MAPIO。该芯片工作在二进制模式下，并结合了低功耗（\hbox{$\sim$1 mW/Ch}），宽带宽（基线恢复在$\leq$ 25 ns）和辐射硬度。12位数字寄存器允许优化每个通道的动态范围和阈值电平，并提供现场校准工具。的设计选择和表征的电子。
2016-11-01 hep-ex physics.ins-det
High rate tests of the photon detection system for the LHCb RICH Upgrade
LHCb RICH升级的光子探测系统由一个多阳极光电倍增管（MaPMT）阵列组成，该阵列由定制的模块化电子器件读出。整个链的行为在CERN使用脉冲激光进行了研究。进行阈值扫描以研究在高事件率和不同光子强度下的MaPMT脉冲高度谱。结果表明，在900 V的偏置电压的光子探测效率的降低，标记为20%的单光子峰高下降，当事件率从100 kHz增加到20 MHz。在1000 V偏置电压下未观察到这种降低。
2018-01-08 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
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
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
Tile Calorimeter Upgrade Program for the Luminosity Increasing at the LHC
瓦量能器（TileCal）是大型强子对撞机（LHC）ATLAS实验的中心强子量能器。LHC计划在2022年进行一次重大升级，用于高亮度LHC（HL-LHC）。ATLAS的高亮度升级计划分为三个阶段：第0阶段发生在$2013-2014$期间，为运行2准备LHC;第一阶段预计在2019年，将为运行3准备LHC，之后峰值亮度达到$2-3 \times 10^{34}$ cm $^{2}s^{-1}$ ;最后，第二阶段预计在2024年，将为HL-LHC操作准备对撞机（$5-7 \times 10^{34}$ cm $^{2}s^{-1}$）。第0阶段的TileCal主要活动是安装新的低压电源和激活TileCal第三层信号，以协助$1.0<|η|<1.3$（TileMuon项目）的μ子触发。在第二阶段，计划对TileCal读出电子设备进行重大升级。除了光电倍增管（PMT）之外，大多数探测器上和探测器外的电子设备都将被替换，目的是在前端水平将所有PMT脉冲数字化。这项工作描述了TileCal的升级活动，重点是TileMuon项目和新的探测器电子设备。
2015-10-01 hep-ex physics.ins-det
The BABAR Muon System Upgrade
电阻板室（RPC）被用来作为μ子系统的BABAR探测器的铁通量返回的仪器。不幸的是，原始RPC的效率随着时间的推移迅速下降。有限流光管（LST）被选为检测器的桶部分的升级。2004年夏天开始分阶段安装，用LST取代了BABAR桶μ子系统的两个六分仪。其余四个六分仪的模块正在SLAC进行长期测试，预计将于2006年安装。一旦安装在BABAR中，模块将变得不可访问，因此仅选择完美工作的管道至关重要。为了实现这一目标，在原型阶段建立了强大的QC系统，并在整个预生产和施工过程中全面实施。为了发现运输过程中的任何损坏，最终模块在到达后立即在SLAC进行全面测试，并在安装到BABAR之前进行长期测试。将讨论这些测试的细节和长期测试的结果。自2005年春天以来，PEP-II加速器一直在运行，BABAR正在收集数据。第一次从数据采集与LST的经验将介绍和讨论的检测器的性能。
2006-09-05 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
Surface Commissioning and Performance of the sMDT Muon Chambers for the ATLAS HL-LHC Upgrade
University of Michigan（密歇根大学）；Max Planck Institute for Physics（马克斯·普朗克物理研究所）；Tufts University（塔夫茨大学）；Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文报告了ATLAS HL-LHC升级中102个sMDT缪子腔室在CERN的表面调试，验证了其低泄漏率、低暗电流、低噪声及高效率和空间分辨率，满足并超过设计要求。
2026-09-14 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
A position- and time-sensitive photon-counting detector with delay-line read-out
我们已经开发出具有延迟阳极读出的图像增强管，用于时间和位置敏感的光子计数。在1000 x1000像素的位置分辨率和高达1兆计数/秒的处理速率下，定时精度优于1 ns。已经生产并指定了具有内部螺旋线延迟线阳极的40和75 mm有效直径的大尺寸探测器。一种不同类型的40和25毫米管与半导体屏幕的图像电荷读出允许一个经济和强大的管设计和放置读出阳极密封外壳外。两种类型的外部延迟线阳极，即图像电荷的拾取电极，已被测试。我们目前的检测器和阳极性能的测试。由于低背景，该技术非常适合于具有非常低的光强度的应用，特别是如果需要对每个光子进行精确的时间标记。作为一个例子，我们介绍了闪烁体读出在飞行时间（TOF）中子照相中的应用。到目前为止，进一步的应用是荧光寿命显微镜（FLIM）和天文学
2007-03-19 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
Upgrade of the ATLAS hadronic Tile calorimeter for the High luminosity LHC
瓦式量热计（TileCal）是覆盖在大型强子对撞机ATLAS探测器中心区域的强子量热计。它是一种由薄钢板和隔热瓦交替组成的取样量热计。耦合到瓦片的波长移动光纤收集产生的光，并由光电倍增管读出。目前，几个光电倍增管的处理信号的模拟和用作触发器的第一级的输入。然后光电倍增管信号被数字化并存储在检测器上，并且仅在确认第一次触发接受后才从检测器转移。大型强子对撞机（LHC）已经设想了一系列升级，以实现高亮度LHC（HL-LHC），提供五倍于LHC标称瞬时亮度。ATLAS第二阶段升级将于2024年完成，将为HL-LHC安装探测器和数据采集系统。特别是，TileCal将对其探测器上和探测器外的电子设备进行重大更换。所有信号将被数字化，然后直接传输到检测器外的电子设备，在那里信号将被重建，存储，并以40 MHz的速率发送到第一级触发器。这将为触发系统所使用的热量计信号提供更好的精度，并将允许开发更复杂的触发算法。电子设备的变化也将有助于提高系统的可靠性和冗余度。目前正在研究三种不同的前端升级方案。广泛的实验室测试的结果和三个选项的光束，以及最新的结果的发展的电力分配和检测器外的电子。
2017-08-31 hep-ex physics.ins-det
ATLAS Tile Calorimeter Readout Electronics Upgrade Program for the High Luminosity LHC
Tile Calorimeter（TileCal）是覆盖LHC ATLAS实验最中心区域的强子量热计。TileCal读数由大约10000个通道组成。ATLAS升级计划分为三个阶段：第0阶段发生在2013 - 2014年，第1阶段发生在2018 - 1019年，最后是第2阶段，预计在2022 - 2023年，之后峰值亮度将达到5 - 7 x 10 $^{34}$ cm $^2$ s $^{-1}$（HL-LHC）。主要的TileCal升级集中在第2阶段。此次升级旨在更换大部分探测器上和探测器外的电子设备，以便将所有量热计信号直接数字化并发送到计数室的探测器外电子设备。所有新的电子设备都必须能够应对增加的辐射水平。一个雄心勃勃的升级开发计划是追求研究不同的电子选项。目前正在研究前端电子升级的三种备选方案。第一种选择是使用商业组件构建的本系统的改进版本，第二种选择是基于专用ASIC（专用集成电路）的开发，第三种选择是基于为Fermilab开发的QIE（电荷积分器和编码器）的新版本的开发。所有三个选项将使用相同的读出和控制系统，使用高速（高达40 Gb/s）链路进行通信和时钟同步。对于非检测器电子器件，正在开发一种新的后端架构。计划在2014年中期（0期升级结束时）将一个演示原型插入ATLAS，用于读出带有大部分新电子器件但仍与当前系统兼容的热量计的一部分。
2013-05-03 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS Hadronic Tile Calorimeter Demonstrator system for the Phase-II upgrade facing the High-Luminosity LHC era
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的峰值亮度为$5\times10^{34} $ cm $^{-2} $ \，s $^{-1}$，比LHC的设计亮度高五倍。强子ATLAS Tile Calorimeter（TileCal）是一种以钢为吸收体、塑料吸收体为激活介质的取样量热计。发光瓦中产生的光被引导到光电倍增管（PMT），在光电倍增管中产生模拟信号，以在每25 ns被数字化之前对其进行整形和调节。HL-LHC的TileCal第二阶段升级将使系统能够应对增加的辐射水平和超时堆积。升级后的系统将以40 MHz的速率将所有量热计采样信号发送到检测器外系统，在那里事件将被重建并发送到第一级触发器。因此，利用提供给触发系统的更精确的热量计信号，开发更复杂的触发算法将是可能的。新的硬件包括最先进的电子设备，具有冗余设计和辐射硬电子设备，以避免单点故障，此外还包括用于大量数据传输的多Gbps光链路和现场可编程门阵列（FPGA），以驱动关闭和打开检测器电子设备的逻辑功能。2019年6月，一个包含新的热量计模块电子器件但仍与当前系统兼容的混合演示器原型模块被组装并插入ATLAS中，以便第二阶段系统可以在真实的ATLAS条件下进行测试。
2020-10-28 hep-ex physics.ins-det
ATLAS monitored drift tube chambers for super-LHC
在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）的高亮度升级之后，ATLAS μ子光谱仪预计将在伽马和中子的背景速率增加10倍的情况下工作。这是具有挑战性的，因为预计光谱仪的动量分辨率为10%。这需要80 μ m的μ子漂移管的单管分辨率。在1000 Hz/cm 2左右的背景速率下，空间电荷效应将导致缓慢和非线性的AR：CO2 = 93：7气体混合物中漂移管空间分辨率的劣化。这是以前的实验研究伽马和低能量中子。几乎没有关于快中子的信息。因此，我们组织我们的研究在以下几个方面：-我们调查了11 MeV中子的ATLAS MDT室的位置分辨率的影响。在4和16 kHz/cm 2之间的通量密度，几乎没有影响的位置分辨率被发现，它降低了只有10 μ m的检测效率只有4*10-4。- 我们研究了惰性气体混合物的牢度和线性的位置漂移时间（r-t）关系。在最大漂移时间减少2倍的情况下，可以使用当前的硬件和电子设备。在我们的实验研究中，我们使用了慕尼黑的宇宙射线设施。两种气体混合物显示出与标准气体几乎相同的位置分辨率。- 对于光谱仪区域的最高背景率，我们促成了新开发的15毫米漂移管的调查。位置分辨率已被测量为0和1400 Hz/cm 2之间的伽马背景率的函数。- 加菲尔德模拟已被执行，以模拟由于伽马辐照的空间电荷效应。结果将提交标准几何形状以及新的15毫米漂移管。
2009-08-18 hep-ex physics.ins-det
Machine-Learning based photon counting for PMT waveforms and its application to the improvement of the energy resolution in large liquid scintillator detectors
针对大型液体闪烁体探测器中PMT电荷弥散导致的能量分辨率问题，本文以JUNO为例提出基于机器学习的PMT波形光子计数方法，应用于能量重建可在1-9 MeV范围相对提升2.0%-2.8%的能量分辨率。
2024-11-28 hep-ex physics.ins-det
High Rate Proton Irradiation of 15mm Muon Drifttubes
未来的LHC光度升级将显著增加ATLAS μ子光谱仪探测器中光子、中子和质子的背景撞击量。在建议的LHC峰值亮度为5*10^34 1/cm ^2 s时，在最里面的前向区域，背景命中率预计超过10 kHz/cm ^2，导致当前跟踪室的性能损失。在ATLAS系列漂移管室的基础上，研制了一种新的高速率漂移管探测器，它使用直径减小到15 mm的漂移管。为了测试对高度电离粒子的响应，在慕尼黑迈尔-莱布尼茨实验室的串列加速器上用20 MeV质子束辐照了46个15 mm漂移管的原型室。在一个平面层中的三个管被照射，而所有其他管被用于重建宇宙μ子轨道通过辐照和非辐照部分的室。为了确定15 mm漂移管的速率能力，我们研究了质子命中率对宇宙μ子信号的脉冲高度、效率和空间分辨率的影响。
2012-03-13 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
Clock Distribution and Readout Architecture for the ATLAS Tile Calorimeter at the HL-LHC
Tile Calorimeter（TileCal）是大型强子对撞机（LHC）上ATLAS实验的一个探测器。TileCal是一种由钢板和塑料蒸发器制成的采样量热计，使用大约10，000个光电倍增管（PMT）进行读数。到2024年，LHC将进行一系列升级，以实现高亮度LHC（HL-LHC），提供高达当前标称瞬时亮度的7.5倍。ATLAS Tile第二阶段升级将使探测器和数据采集（DAQ）系统符合HL-LHC的要求。探测器的电子设备将重新设计，采用新的时钟分配和读出架构，并配备全数字触发系统。在长周期3（2024-2026）之后，探测器上的电子设备将把每个束流交叉（~25 ns）的数字化数据传输到计数室的瓦片预处理器（TilePPr），总数据带宽为40 Tbps。TilePPrs将探测器数据存储在流水线存储器中，以满足新的ATLAS DAQ架构要求，并将与前端链路交换（FELIX）系统和第一触发级接口。TilePPr板将采样时钟分配给探测器上的电子设备，以便使用配置为固定和确定性延迟的高速链路与LHC时钟同步。升级后的读出和时钟分配策略在2015年至2018年期间的几次试验束活动中使用升级后的电子设备原型在演示系统中得到了充分验证。
2018-11-19 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
Upgrade of the POLDI diffractometer with a ZnS(Ag)/6LiF scintillation detector read out with WLS fibers coupled to SiPMs
Paul Scherrer研究所（PSI）正在开发一种基于ZnS（Ag）/6LiF闪烁体、波长移动光纤（WLS）和硅光电倍增器（SiPM）的热中子探测器，用于升级POLDI仪器（一种脉冲重叠衍射仪）。检测器的设计概述，并在一个单通道原型上进行测量。正在开发一种基于光子计数方法的创新信号处理系统。它的工作原理进行了描述，其性能进行评估的基础上的蒙特卡罗模拟。
2013-09-26 physics.ins-det
Characterization of Multianode Photomultiplier Tubes for use in the CLAS12 RICH Detector
我们提出了数百个Hamamatsu H12700多阳极光电倍增管（MaPMT）的详细研究结果，表征其响应的切伦科夫光子在第二个环形成像切伦科夫探测器，CLAS12升级的一部分，在杰斐逊实验室。研究的像素总数为25536。在激光测试装置的不同高电压和光强度下测量每个像素的单光电子谱。使用与第一个RICH探测器相同的专用前端电子器件，该设置允许我们表征每个像素的特性，例如增益，量子效率，相邻像素之间的信号串扰，并确定信号阈值以优化其探测切伦科夫光子的效率。最近发表的国家的最先进的数学模型，描述在低光条件下测量的光子探测器的响应函数，扩展到包括描述的串扰贡献的光谱。提取参数的数据库将用于最终选择MaPMT、其在新RICH检测器中的布置以及优化前端电子设备的操作设置。结果表明，H12700型光电倍增管的性能满足位置灵敏单电子探测器的要求。
2022-09-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
High quantum efficiency S-20 photocathodes in photon counting detectors
基于传统的S-20工艺，开发了一系列新的高量子效率（QE）光电阴极，可以专门调谐用于光谱的紫外线，蓝色或绿色区域。在最大响应时，QE值超过30%，并且发现在室温下暗计数率低至30 Hz/cm $^2$。这种特性与快速时间响应的组合使得这些光电阴极非常适合应用于光子计数探测器，其用MCP光电倍增管来说明，用于单个和多个光电子检测。
2016-04-26 physics.ins-det
The ASD2 Chip for the Upgrade of the ATLAS MDT Chamber Readout at HL-LHC
Max-Planck-Institut for Physics, Munich（慕尼黑马克斯·普朗克物理研究所）；University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）
该研究针对HL-LHC上ATLAS MDT室读出升级需求，采用130nm工艺研发ASD2前置放大器，其性能优于500nm工艺的ASD1，且经测试具备良好环境耐受性，已完成多阶段流片及量产验证。
2026-08-18 physics.ins-det
Series Testing and Characterization of 1100 Hamamatsu H12700 Multianode Photomultiplier Tubes
为满足CBM-RICH和升级后HADES-RICH的光子探测需求，搭建测试台对1100支Hamamatsu H12700多阳极光电倍增管进行多参数性能表征，并研究了其长期老化效应。
2025-08-01 nucl-ex physics.ins-det
Modeling the Effects of Temperature and Electric Field on the Dark Count Rate of Photomultiplier Tubes
Graduate School of Science and Technology, Keio University（庆应义塾大学理工学部研究生院）
本研究基于Richardson-Dushman方程和肖特基效应，建模PMT暗计数率随温度和外电场的变化，并通过实验验证了模型的有效性。
2026-09-30 hep-ex physics.ins-det
LHCb RICH Upgrade: an overview of the photon detector and electronics system
LHCb实验是欧洲核子研究中心LHC上运行的四个大型探测器之一，主要致力于CP破坏测量和在美丽和魅力强子的罕见衰变中寻找新物理。来自两个环形图像切伦科夫（RICH-1和RICH-2）探测器的数据对于识别宽动量范围内的粒子至关重要。从2019年起，计划进行14 TeV的碰撞，亮度达到$2\cdot10^{33}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，束团间距为25 ns，目标是每年收集5 fb $^{-1}$的数据。为了避免在如此高的速率（40 MHz）下PID性能的退化，必须升级RICH检测器。新的光电探测器（多阳极光电倍增管，MaPMT）已被选定，并将使用一个8通道芯片，命名为MAPIO，旨在维持光子计数率高达40兆赫，同时尽量减少功耗和串扰读出。128位数字寄存器允许选择阈值和衰减值，并提供有用的测试和调试功能。光电传感器和电子设备被安排在基本单元中，其第一个原型已于2014年秋季在带电粒子束中进行了测试。概述的CNOO功能和读出电子。
2015-11-30 physics.ins-det
The ATLAS Tile Calorimeter performance and its upgrade towards the High-Luminosity LHC
瓦式量热计（TileCal）是一个覆盖ATLAS实验中心区域的采样强子量热计。TileCal使用钢作为吸收体，塑料吸收体作为活性介质。通过耦合到光电倍增管（PMT）的波长移位光纤读出光放大器。来自PMT的模拟信号通过每25 ns对信号进行采样而被放大、整形、数字化，并存储在检测器上，直到接收到触发决定。TileCal前端电子设备读出由大约10000个通道产生的信号，测量能量范围从大约30 MeV到大约2 TeV。利用放射源、激光器和电荷注入系统对从闪烁光到信号重建的信号产生的每一阶段进行监测和校准，使其优于1%。使用校准数据，宇宙射线μ子和2009-2018年在LHC运行I和运行II期间获得的质子-质子碰撞的大样本测量和监测了量热计的性能。LHC的高亮度阶段，提供LHC标称瞬时亮度的五倍，预计将于2028年开始。TileCal将需要新的电子设备来满足更高的触发率，更高的环境辐射的要求，并确保在高堆积条件下更好的性能。探测器上和探测器外的TileCal电子设备将在2025-2027年关闭期间更换。新的电子原型在实验室和束流测试中进行了测试。总结了LHC运行II期间量热计的校准和性能结果，并介绍了新前端电子学的主要特点和束流测试结果。
2021-05-19 hep-ex physics.ins-det
High collection efficiency MCPs for photon counting detectors
研制了具有高收集效率的多微通道板光电倍增管。使用这些Hi-CE MCP，可以检测到从光电阴极发射的超过90%的光电子;这与传统MCP形成对比，其中约50%的光电子在MCP阶段损失。Hi-CE MCP的缺点是传输时间扩展（TTS）的小降级。然而，对于不需要sub-ns时间分辨率的应用，Hi-CE MCP的实现是非常有益的，因为它将MCP-PMT的检测效率提高了几乎两倍。
2017-12-15 physics.ins-det
Supervised learning of photoelectron counting in scintillator-based dark matter experiments
许多基于闪烁体的探测器采用一组光电倍增管（PMT）来观察来自潜在信号和背景事件的闪烁光。重要的是能够计数在PMT中观察到的脉冲中的光电子（PE）的数量，因为事件的位置和能量重建与PMT中PE的空间分布以及它们的总数的测量程度直接相关。这个任务对于快速并行计算器来说是具有挑战性的，因为PE经常在时间上彼此重叠。通常使用标准贝叶斯统计方法，这是分析MiniCLEAN和DEAP等液氩实验数据的方法。在这项工作中，我们表明，对于MiniCLEAN检测器，可以使用多层感知器来学习PE的数量，仅使用原始脉冲特征，具有比现有方法更好的准确性和精度。这甚至可以帮助以更好的准确度和精度执行位置重建，至少在一些一般情况下。
2019-10-29 hep-ex physics.ins-det
A large HPGe detector for the non-destructive radioassay of an ultra-low-background counting facility
我们提出了一个低本底计数设备，配备了一个p型80%的相对效率HPGe探测器，由主动和被动屏蔽保护，并足够大，以计数一个10”光电倍增管（PMT）。开发了该探测器的GEANT 4 Monte-Carlo，并将其调整到3%的精度。我们报道了目前中微子实验中使用的三种不同类型的光电倍增管中U、Th和K的含量，U和Th的精确度为$\sim 10$ ppb，K的精确度为$\sim 15$ ppm。
2011-01-20 nucl-ex physics.ins-det
Upgrade of compact neutron spectrometer for high flux environments
本文介绍了一种新型的用于高通量环境的锂基中子谱仪。新的光谱仪是用电子级的商业单晶化学气相沉积金刚石建造的。这些晶体具有更好的电荷收集以及更高的辐射硬度。欧姆金属接触沉积在金刚石上，抑制在先前的原型中观察到的空间电荷的积聚。在探测器端实现了新的无源信号前置放大，以提高分辨率。该前置放大器基于对高中子通量不敏感的RF Transformer。紧凑的机械设计允许将检测器尺寸减小到直径为1 cm、长为13 cm的管。该谱仪在TRIGA堆热柱和DD中子发生器上进行了测试。测试结果表明，能量分辨率为72 keV（RMS）和符合时间分辨率为68 ps（RMS）。测量数据与Geant4模拟一致，除了较大的能量损失尾部，推测与金属接触和胶膨胀的缺陷。
2017-07-18 nucl-ex physics.ins-det
Development and Initial Performance of an Upgraded NaI(Tl) Crystal Encapsulation for COSINE-100U
Kyungpook National University（庆北国立大学）；Chung-Ang University（中央大学）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）；University of Science and Technology（科学技术大学）；Seoul National University（首尔国立大学）；Jeju National University（济州国立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
该研究开发了用于COSINE-100U的升级型NaI(Tl)晶体封装，通过优化光耦合结构提升光产额、降低表面本底，修复了问题晶体，增强了低质量暗物质探测灵敏度。
2026-08-13 hep-ex physics.ins-det
Dead-time correction for spectroscopic photon counting pixel detectors
在过去的十年中，现代光子计数像素探测器在同步加速器光源和其他光源的应用中实现了革命。当前探测器的局限性之一是由于导致光子堆积的死区时间而导致计数线性度降低或甚至在高计数率下瘫痪。现有的死时间和堆积模型无法再现死时间对光子计数的影响的复杂性，导致在最好的特定探测器的经验校准，不精确的线性化方法，或没有线性化。随着许多同步加速器光源计划进行显著的亮度升级，并且自由电子激光计划转向准连续操作模式，这个问题在未来将会增加。我们在这里提出了第一个模型，其使用具有恒定电流放电的光谱光子计数像素检测器中的模拟前置放大器的实际行为（例如，Medipix系列探测器）推导出更精确的分析模型和最佳线性化方法。特别是，对于每个像素至少有两个计数器的探测器，我们完全消除了校准的需要，或以前的知识的探测器和光束参数（死区时间，积分时间，大套同步加速器填充模式）。这是总结在几个模型越来越复杂和准确性。最后，我们提出了一个一般的经验方法适用于任何特定的情况下，分析方法是不够精确。
2019-03-14 physics.ins-det
Plastic scintillator detector with the readout based on an array of large-area SiPMs for the ND280/T2K upgrade and SHiP experiments
塑料闪烁体探测器在粒子物理实验中已广泛应用了几十年。大规模检测器通常被布置为交错的长条阵列，其通过飞行时间测量提供快速触发信号和/或颗粒识别。闪烁光由耦合到每个棒的两端的光电传感器收集。在这篇文章中，我们提出了我们的研究，用大面积硅光电倍增器（SiPMs）阵列直接取代常用的真空光电倍增管（PMT）。直接耦合到闪烁体块体的SiPM阵列相对于PMT具有明显的优点：紧凑性、机械鲁棒性、高PDE、低操作电压、对磁场不敏感、低材料预算、省略光导的可能性。在这项研究中，八个6 × 6 mm 2面积SiPM的阵列耦合到塑料闪烁体棒的末端，长度为1.68 m和2.3 m。8通道SiPM阳极读出ASIC（eMUSIC）用于各个SiPM的信号的读出、放大和求和。在CERN PS实验束流中研究了一个大型探测器原型的时序特性。该技术被用于J-PARC的ND 280/T2 K II升级的ToF系统和CERN SPS的SHiP实验的定时检测器。
2019-01-23 physics.ins-det
Full-color photon-counting single-pixel imaging
我们提出并实验证明了一种高效率的单像素成像（SPI）方案，通过集成时间相关单光子计数（TCSPC）与时分复用，以获取全色图像在极低的光水平。该方案利用数字光调制器对激光脉冲序列进行调制，实现三色结构照明，然后将光电倍增管引入TCSPC模块，实现光子计数检测。通过利用TCSPC的时间分辨能力，我们解调的频谱图像编码信号，然后重建高质量的全色图像在一个单一的一轮测量。在此基础上，采用单步测量、高速投影、欠采样等策略进一步提高了成像效率。
2021-09-06 eess.IV physics.ins-det physics.optics
Optimized scintillation strip design for the DANSS upgrade
DANSS是一个一立方米的塑料闪烁体探测器，主要目标是在商业核反应堆中进行无菌中微子搜索。由于其高度优越的位置，精细的分割和改变中微子产生起源距离的能力，DANSS在计数率，信号与背景比和无菌中微子排除区域方面领先于世界上许多类似的实验。然而，探测器的中等能量分辨率阻碍了物理计划的进一步发展。计划升级的主要挑战是在1 MeV下实现12%的能量分辨率。主要敏感元件--塑料闪烁条--的新设计是向前迈出的最重要的一步。在PNPI同步回旋加速器的π介子束上制造和测试了条带原型。超过两倍的光输出加上相当平坦的探测器响应均匀性，纵向定时信息和其他优化肯定有助于实现升级目标。本文讨论了目前的条带版本的缺点，概述了拟议的升级的新功能，描述了梁测试程序，并提出了测试结果，反映了新的条带设计的优势，与目前使用的版本相比。
2022-04-13 physics.ins-det
Cadmium Zinc Telluride (CZT) photon counting detector Characterisation for soft tissue imaging
Universiti Sains Malaysia（马来西亚理科大学）；Imam Abdulrahman Bin Faisal University（伊玛目阿卜杜拉赫曼·本·费萨尔大学）
本研究表征了碲锌镉（CZT）光子计数探测器在软组织成像中的性能，通过调节X射线管电压、电流及能量阈值评估了最佳帧率与每秒计数的关系，发现12 FPS为最佳帧率且CPS与管电流呈线性关系，证实了该探测器在医学应用中的高灵敏度与线性度。
2024-01-05 cs.LG eess.IV physics.ins-det
Performance of the new amplifier-shaper-discriminator chip for the ATLAS MDT chambers at the HL-LHC
ATLAS μ子探测器的第二阶段升级需要用于MDT漂移管读出的新电子器件。第一个处理阶段是放大器-整形器-鉴别器（ASD），它决定了时间分辨率、增益均匀性、效率和噪声抑制等关键参数的读出性能。采用IBM 130 nm CMOS 8 RF-DM工艺，设计、制作并测试了8通道ASD芯片。芯片面积为2.2 x 2.9平方毫米。我们目前的详细测量结果，以及在三个不同层次的详细芯片行为的模拟结果的比较。
2016-03-30 hep-ex physics.ins-det
MEG Upgrade Proposal
我们建议继续进行MEG实验来寻找带电轻子味违反衰变（cLFV）μ \to e γ，在此基础上对实验进行升级，其目的是使MEG实验的灵敏度比最终结果提高一个数量级，达到$6 \times 10^{-14}$水平。这次新的MEG升级的主要特点是提高了所有探测器的速率能力，使其能够在强度前沿运行，并提高了探测器正电子和光子臂的能量、角度和定时分辨率。在正电子方面，设想了一种新的低质量、单体积、高粒度跟踪器，结合一种新的高度分段、快速定时计数器阵列，以跟踪来自较薄停止目标的正电子。光子臂具有世界上最大的液体氙（LXe）探测器，总量为900 l，也将通过增加入射面的粒度，用大量较小的光电传感器取代当前的光电倍增管，并优化侧面的光电传感器布局来改进。一个新的数据采集方案也在开发中，该方案涉及到一个新的组合读出板的实施，该读出板能够将数字化、触发能力和分离器功能的各种功能集成到一个浓缩单元中。我们在这里描述的MEG实验，升级的科学价值和实验方法，我们计划使用的状态。
2013-02-04 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Enhancing Particle Identification in Helium-Based Drift Chambers Using Cluster Counting Insights from Beam Test Studies
针对氦基漂移室中传统dE/dx粒子鉴别分辨率受限、dN/dx团簇计数因信号重叠难实验实现的问题，提出新型算法与计算技术，经CERN四次束流测试验证有效，并对比了两种方法的分辨率。
2025-10-30 hep-ex physics.ins-det
Full Characterization of the First 1 Inch Industrial Prototype of a New Concept Photodetector
本研究介绍了新型光探测器VSiPMT的设计思路，即采用硅光电倍增管替代传统光电倍增管的打拿极链，同时呈现了滨松光子学制造的1英寸工业原型的全面表征结果，验证了其低功耗、优光子计数等优异性能。
2017-06-19 hep-ex physics.ins-det
Corrections for the Geometric Distortion of the Tube Detectors on SANS Instruments at ORNL
橡树岭国家实验室高通量同位素反应堆的小角度中子散射仪器最近将面积探测器从最初安装的大型单体积交叉线探测器升级为交错排列的线性位置敏感探测器阵列，其设计基于ORNL Sputron中子源的EQ-SANS仪器。LPSD阵列的特定几何形状要求对传统上采用的数据减少方法进行修改。本文介绍了两种校正LPSD阵列几何畸变的方法，并对这两种方法进行了比较。第一种方法应用从使用与测量样品相同的配置执行的检测器灵敏度测量导出的校正。在这里提出的第二种方法中，将为LPSD导出的立体角校正应用于在数据简化过程期间在任何仪器配置中收集的数据，并结合在几何失真可忽略的足够长的相机长度处收集的检测器灵敏度测量。这两种方法产生一致的结果，并产生一个最大偏差的修正数据从各向同性散射样本小于0.05的动量转移到最大的0.8 A-1。结果是广泛适用于任何SANS仪器采用LPSD阵列探测器，这将是越来越普遍的仪器具有较高的入射通量在世界各地的各种中子散射设施。
2014-05-08 physics.ins-det
