Performance of the new Readout Electronics for the ATLAS (s)MDT Chambers and Future Colliders at High Background Rates
具有15 mm管直径的小直径漂移管（sMDT）探测器已被证明是未来强子对撞机（如HL-LHC和FCC-hh）实验中精确μ子跟踪探测器的优秀候选者，这些实验需要前所未有的高背景速率能力。sMDT腔室目前正在安装在ATLAS μ子谱仪的内筒层中。sMDT漂移管在μ子检测效率和空间分辨率方面的速率能力受限于读出电子器件的性能。研制了一种用于HL-LHC和未来强子对撞机的新型MDT ASD（放大器-整形器-鉴别器）读出芯片，与旧芯片相比，它具有更快的峰值时间，减少了峰值阈值交叉时间抖动，从而提高了有和没有$γ$背景辐射的时间和空间分辨率。此外，将提出一种通过调整sMDT工作电压来补偿在高$γ$背景命中通量下由于空间电荷引起的气体增益下降的方法。仿真结果表明，在前端电子芯片中添加有源基线恢复电路，以抑制高计数率下的信号堆积效应，进一步导致效率和分辨率的显着提高。在CERN伽马辐照设施（GIF++）中使用sMDT测试箱进行了广泛的测试。室配备了新的读出芯片与改进的脉冲整形和离散读出电路与基线恢复功能进行了测试。
2021-12-09 hep-ex 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
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
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
Streamlined Calibrations of the ATLAS Precision Muon Chambers for Initial LHC Running
ATLAS μ子谱仪的设计是为了测量μ子的动量，在100 GeV和1 TeV的动量下，分辨率分别为dp/p = 3%和10%。为了完成这项任务，光谱仪使用了355，000个排列在1200个腔室中的连续漂移管（MDT）。校准（RT）功能将漂移时间测量值转换为以管为中心的碰撞参量，用于轨道段重建。RT功能取决于MDT环境参数，因此必须针对当地灭菌室条件进行适当校准。我们报告的创建和应用的气体监测系统为基础的校准程序的μ子轨道重建在LHC启动阶段。
2011-03-07 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
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
A Cosmic Ray Measurement Facility for ATLAS Muon Chambers
在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的ATLAS实验的μ子光谱仪中，平行漂移管（MDT）室将构成绝大多数的精密探测器。为了调试和校准MDT室，慕尼黑大学正在运行一个宇宙射线测量设施。该设施的目标是测试室和室上的电子设备，映射的阳极线的位置在室内的精度所需的独立μ子动量测量在ATLAS，并获得经验的室和在线校准程序的操作。在ATLAS的μ子室安装开始之前，慕尼黑马克斯普朗克物理研究所建造的88个室必须进行调试和校准。在一天的数据采集周期内，可以在腔室平面内以8.3微米的精度和在垂直于该平面的方向上以27微米的精度测量各个导线位置。
2003-07-30 hep-ex physics.ins-det
ATLAS MDT TDC Simulations for LHC Run3 and HL-LHC
University of Michigan（密歇根大学）；Shandong University（山东大学）；Max-Planck-Institut für Physik, Werner Heisenberg Institute（马克斯·普朗克物理研究所，维尔纳·海森堡研究所）
本文通过模拟ATLAS MDT TDC芯片在高亮度运行下的性能，验证其在运行3及HL-LHC条件下的可行性。
2026-02-03 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
High-Speed Semi-FE Readout Module for ATLAS MDT at HL-LHC: Design and Production-Level Characterization
University of Michigan（密歇根大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文介绍了面向HL-LHC ATLAS MDT升级的二期CSM高速读出模块的设计与生产级验证，支持双路10.24 Gbps光学上行链路，并已投入生产。
2026-09-11 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
FELIX-MROD, a FELIX-based data acquisition system for the ATLAS Muon Drift Tubes
本文提出基于FELIX系统的FELIX-MROD，以替代可能发生故障的ATLAS MDT MROD模块，并验证了其设计、性能及集成至ATLAS DAQ系统的测试结果。
2024-11-12 hep-ex physics.ins-det
System Test of the ATLAS Muon Spectrometer in the H8 Beam at the CERN SPS
在过去的四年中，在CERN SPS的H8束线上对ATLAS μ子谱仪进行了广泛的系统测试。该光谱仪将使用加压的连续漂移管（MDT）室和阴极剥离室（CSC）进行精确跟踪，电阻板室（RPC）用于在筒中触发，薄间隙室（TGCs）用于在端盖区域触发。测试装置模拟了枪管的一个投影塔（六个MDT腔室和六个RPC）和一个端盖八分仪（六个MDT腔室，一个CSC和三个TGCs）。机筒和端盖支架还配备了光学对准系统，旨在将每个塔中的精密腔室相对定位到30-40微米。除了探测器的性能和校准方案，ATLAS μ子谱仪的许多其他系统方面已经过测试和验证，如机械探测器集成和安装，探测器控制系统，数据采集，高电平触发软件和离线事件重建。测量的μ子能量范围从20到300 GeV允许测量触发和跟踪性能的设置，在配置非常类似的最终光谱仪。采用一种束团间距为25 ns的特殊聚束μ子束，模拟LHC的聚束结构，研究了触发室的时间分辨率和聚束识别性能。ATLAS第一级触发链首次使用μ子触发信号运行。
2005-09-26 physics.ins-det
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
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
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
Construction and Test of New Precision Drift-Tube Chambers for Upgrades of the ATLAS Muon Spectrometer in 2016/17
小直径μ子漂移管（sMDT）室已开发的ATLAS μ子探测器升级。与现有的腔室相比，它们具有更高的速率能力和更紧凑的设计，这使得目前可以在无仪器的情况下装备探测器区域。腔室组装方法已针对大规模生产进行了优化，同时感测线定位精度提高到10微米以下。这些腔室将准备在大型强子对撞机2016/17冬季关闭时安装。将讨论ATLAS新sMDT腔室的设计和建造以及其精度和性能的测量。
2015-12-07 hep-ex physics.ins-det
ATLAS Muon Detector Commissioning
ATLAS μ子谱仪由几个主要部件组成：用于精确测量μ子弯曲平面的平行漂移管，在高η区由阴极条室补充;分别用于筒和端盖区的触发和第二坐标测量的电阻板室和薄间隙室;一个光学对准系统，用于跟踪所有腔室的相对位置;最后，世界上最大的空心磁环系统。我们将描述使用宇宙射线的μ介子系统的状态和调试，以及使用早期束的调试计划。
2009-10-15 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
Calibration of the discriminator threshold of the Amplifier-Shaper-Discriminator Chip for the Upgrade of the ATLAS Muon Drift-Tube Chambers for the High-Luminosity LHC
Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
针对ATLAS缪子漂移管室升级所用的新型放大器-成形-鉴别器芯片，利用单能高能缪子束数据完成其鉴别器阈值校准，该阈值对应20个原初电子信号，满足HL-LHC运行需求。
2026-08-26 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
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
Performance of the ATLAS Precision Muon Chambers under LHC Operating Conditions
对于大型强子对撞机（LHC）ATLAS探测器的μ子谱仪，由6至8层加压漂移管组成的大型漂移室用于在超导空气芯磁体的环向场中覆盖5000 m2的有效面积的精确跟踪。该室必须提供一个空间分辨率为41微米的Ar：CO2（93：7）气体混合物在绝对压强为3巴和气体增益为2？104.这些室的工作环境的特点是高中子和本底，计数率高达每平方厘米每秒100个。在100 GeV μ子束中，以LHC运行期间预期的光子辐照率，研究了ATLAS系列生产的腔室的分辨率和效率。硅条探测器望远镜被用作光束中的外部参考。一个腔室的空间分辨率降低了4？m在最高的背景率。漂移管的探测效率在辐照下保持不变。在最高速率下的跟踪效率为98%。
2016-04-01 hep-ex physics.ins-det
Integration and commissioning of the ATLAS Muon spectrometer
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上的ATLAS实验目前正在等待记录2009年春季的第一次碰撞数据。其μ子谱仪的设计目标是实现10%pT（mu）= 1 TeV/c的动量分辨率。该谱仪由三个超导空芯环形磁铁组成的系统，并装有三层连续的漂移管室（阴极带室在极前区域）作为精密探测器。筒体中的电阻板室和端盖区域中的薄间隙室提供了快速触发系统。光谱仪在过去的一年里通过了重要的里程碑。最值得注意的里程碑是端盖μ介子室内层的安装，这是ATLAS探测器在ATLAS洞穴中下降的最后一个大部件。此外，在过去两年中，大多数μ介子探测器在地下实验洞穴中组装时都使用了宇宙射线。我们将报告我们的经验与精度和触发室，光谱仪对准系统，1级触发，和ATLAS数据采集系统。还将介绍利用磁场数据对μ子系统进行的全球性能测试结果。
2008-10-16 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
ATLAS Monitored Drift Tube Chambers in E = 11 MeV Neutron Background
通过将由3层3短标准漂移管组成的腔室暴露于中子通量密度高达16 kHz/cm 2、中子能量为E=11 MeV的中子中，研究了快中子对ATLAS μ子漂移探测器的占位率和单管分辨率的影响。具有脉冲形状能力的NE 213中子探测器和校准的BF 3中子探测器提供了对中子通量密度和能量的监测。通过比较有和无中子本底的数据集，测得漂移室对中子的灵敏度为4 × 10 ~（-4）。为了研究宇宙μ介子的轨道，在腔室的上方和下方安装了两个硅条探测器，可以将测量到的漂移半径与参考轨道进行比较。或者，使用三重和法测定单管分离度。有和没有中子辐照的数据之间的比较表明，只有一个边际的分辨率和μ子径迹重建的影响很小。
2009-08-11 hep-ex physics.ins-det
Performance Studies of a Micromegas Chamber in the ATLAS Environment
在$\sqrt{s} = 7$和$8\, \mathrm{TeV}$运行的大型强子对撞机期间，五个小型原型micromegas探测器被放置在ATLAS探测器中。一个$9\times 4.5\, \mathrm{cm^2}$双漂移间隙探测器被放置在电磁量能器的前面，四个$9\times 10\, \mathrm{cm^2}$探测器被放置在ATLAS小轮上，这是前向μ子谱仪的第一个站。连接到量热计的一个被暴露于在$\mathcal{L}=5\times 10^{33}\,\mathrm{cm^{-2}s^{-1}}$下大约$70\,\mathrm{kHz}/\mathrm{cm^2}$的相互作用速率，比小轮中的速率高两个数量级。我们提出的结果进行性能研究，使用这些探测器收集的数据，我们还比较了电流由安装在前面的电磁量能器与ATLAS的光度测量的检测器。
2014-01-20 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
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
Cosmic test of sTGC detector prototype made in China for ATLAS experiment upgrade
随着希格斯粒子的发现，大型强子对撞机复合体将分几个阶段升级，使光度增加到$7 \times 10^{34}cm^{-2}s^{-1}$。为了使ATLAS探测器在升级后适应更高光度的环境，ATLAS μ子端盖系统的一部分--小轮将被新小轮取代。新的小轮包括两种类型的探测器：小条薄间隙室和Micromegas。作为ATLAS合作项目的一部分，山东大学参与了ATLAS新小轮的建设，开发、生产和测试了部分小条薄间隙室的性能。本文介绍了山东大学小条形薄间隙电离室的建造和宇宙线测试。
2018-08-29 hep-ex physics.ins-det
Design and Construction of Large Size Micromegas Chambers for the Upgrade of the ATLAS Muon Spectrometer
大面积Micromegas探测器将首次用于高能物理实验。在LHC的ATLAS探测器的μ子谱仪的前部区域的大约$\mathbf{150~m^2}$的总表面将配备8层Micromegas模块。每层覆盖超过$\mathbf{2~m^2}$，总有效面积为$\mathbf{1200~m^2}$。它们将与小条薄间隙室一起组成两个新小轮，它们将在2018/19年关闭期间取代ATLAS端盖μ子跟踪系统最里面的站。为了实现$\mathbf{1~TeV}$ μ子的15 $\mathbf{\%}$横向动量分辨率，除了优异的本征分辨率之外，组装的模块的每个平面的机械精度必须与沿精确坐标的$\mathbf{30~μm}$和垂直于腔室的$\mathbf{80~μm}$一样好。将介绍Micromegas模块的设计和建造过程，以及将模块组装到新小轮上的设计。重点将放在为实现具有挑战性的机械精度而开发的方法上。在最终设计的开发过程中，测量和模拟在腔室原型上产生的变形，作为热梯度、内应力（网格张力和支撑件上的模块固定）和气体过压的函数是必不可少的。在安装和操作期间，所有变形和相对未对准将由光学对准系统监测，并在跟踪软件中进行补偿。
2015-08-11 hep-ex physics.ins-det
Performance of Drift-Tube Detectors at High Counting Rates for High-Luminosity LHC Upgrades
在欧洲核子研究中心的伽马辐照设施（GIF）和慕尼黑范德格拉夫串列加速器的20 MeV强质子束中研究了加压漂移管探测器在非常高的背景速率下的性能，以应用于大型强子对撞机（LHC）高亮度升级的大面积精确μ介子跟踪。ATLAS μ子漂移管（MDT）室与30毫米管直径的设计，以应付和中子背景命中率高达500赫兹/平方厘米。在LHC升级时，本底率预计将达到14 kHz/cm 2。使用标准MDT读出电子设备的测试结果表明，漂移管直径减小到15 mm，同时保持操作参数不变，大大提高了速率能力，远远超出了要求。用于LHC升级的新的小直径μ介子漂移管（sMDT）室的开发已经完成。在高计数率下的跟踪效率和空间分辨率的进一步改进将通过采用针对高计数率的改进的信号整形的升级的读出电子器件来实现。
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
Development and Characterisation of a Gas System and its Associated Slow-Control System for an ATLAS Small-Strip Thin Gap Chamber Testing Facility
在麦吉尔大学建立了一个质量保证和性能鉴定实验室，用于为2019-2020年ATLAS实验μ子光谱仪升级生产的美国制造的小条薄隙室（sTGC）μ子探测器。该设施使用宇宙射线作为μ子源，电离流过sTGC探测器的戊烷和二氧化碳的淬灭气体混合物。为此目的，开发了一种气体系统，其特征在于，该系统具有利用Peltier热电冷却器（TEC）的简单高效的气体冷凝器设计。测试气体系统以提供所需的45体积%戊烷浓度。对于连续操作，实施了具有警报和远程监测功能的状态机系统，以在安全和连续模式下运行所有与宇宙射线数据采集相关的慢控系统，例如高/低电压、气体系统和环境监测，即使在没有操作员的情况下。
2017-04-23 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
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
Construction techniques and performances of a full-size prototype Micromegas chamber for the ATLAS muon spectrometer upgrade
2015年10月至2016年4月期间，为升级LHC对撞机的ATLAS探测器建造了Micromegas精密跟踪室的全尺寸原型。本文详细介绍了在INFN的各个实验室中建造该室的单个模块以及在Frascati国家实验室（LNF）进行最终组装的过程。还提供了2016年6月CERN SPS/H8束线的室暴露结果。在建设中取得的性能和测试梁的结果进行比较的要求，这是由严酷的环境中所施加的LHC的数据采集预计在未来几年。
2018-09-11 hep-ex physics.ins-det
Precision Drift Chambers for the Atlas Muon Spectrometer
ATLAS是一个正在建设中的探测器，用于探索欧洲核子研究中心大型强子对撞机的物理学。它有一个μ子谱仪，具有3- 10%的优异动量分辨率，由环形磁场中的三层精密监测漂移管室提供。即使在预期的高中子和伽马本底率下，单个漂移管也可以以接近100微米的平均分辨率测量跟踪点。通过精心设计的结构和组装监控程序，这些管以20微米的精度定位在腔室内。
2003-08-26 physics.ins-det
Quality assurance tests and techniques to investigate and improve hermeticity of ATLAS Phase II Resistive Plate Chamber detectors
针对ATLAS二期RPC探测器，通过温度循环测试评估热应力对气体泄漏的影响，并采用多种方法提升气体密封性，以实现环保密封探测器。
2025-06-20 hep-ex 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
The Certification of ATLAS Thin Gap Chambers Produced in Israel and China
薄间隙室（TGCs）用于大型强子对撞机实验ATLAS前区的μ子触发系统。TGC由保持在正高压下的紧密间隔的导线的平面组成，夹在电阻接地的阴极平面之间，阳极导线到阴极平面的间隙距离小于导线到导线的间距。TGCs预计将提供一个触发信号内的25 ns的LHC加速器的聚束间距，效率超过95%，而暴露于有效的光子和中子的背景范围从30到500 Hz/cm 2。在3,600台ATLAS TGCs中，约有2,500台由以色列魏茨曼研究所和中国山东大学生产。一旦安装在ATLAS探测器中，TGC将不可访问。因此，在生产现场实施了严格的生产质量控制计划。此外，在腔室完成后，实施了一项全面的质量保证计划，以确保腔室在LHC高速率环境中运行十多年期间的有效性能。该计划包括使用宇宙射线对探测器响应的详细绘图，以及使用高速率辐射源检查腔室行为。介绍了在串联气体连接中对五个腔室进行的老化试验。最后，在ATLAS安装前，在欧洲核子研究中心进行的室认证测试的结果进行了说明。
2004-11-15 physics.ins-det
Construction and testing of sMDT tubes at the University of Michigan for the ATLAS Muon Spectrometer upgrade
本文报道了密歇根大学（UM）小直径监测漂移管（sMDT）组装和测试的基础设施和测试站的设计和建设，为大型强子对撞机高光度计划的ATLAS μ子谱仪升级做准备。详细描述了管组装和质量保证和控制（QA/QC）测试的程序。基于在UM构建的2100个试管，超过99%的试管符合试管QA/QC质量标准。UM测试站还用于对密歇根州立大学建造的试管进行QA/QC测试。这些管被用于建造sMDT室，将取代目前的μ子谱仪桶内站MDT室。
2022-09-08 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
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
ATLAS RPC Quality Assurance results at INFN Lecce
本文报告并讨论了在大型强子对撞机ATLAS实验中作为μ子触发室的电阻板室上进行的质量保证试验的主要结果。自2004年7月以来，约有270个RPC单元在INFN莱切站点得到认证，并交付给欧洲核研究组织，用于集成在ATLAS桶区的最后一个μ子站中。我们展示了关键的RPC特性，这些特性使这种探测器技术在恶劣的LHC环境中作为μ子触发室的性能合格。这些是暗电流，腔室效率，噪声率，气体体积层析成像，和气体泄漏。
2006-01-04 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
Study of environment friendly gas mixtures for the Resistive Plate Chambers of the ATLAS phase-2 upgrade
本文针对ATLAS升级中RPC探测器标准混合气体GWP高且面临禁用的问题，研究了用C3H2F4/CO2替代C2H2F4及在标准气体中添加CO2两种环保方案，并详细评估了不同辐照背景下的效率、时间分辨率和电流。
2025-03-07 hep-ex physics.ins-det
High Rate Resistive Plate Chamber for LHC detector upgrades
在LHC实验中用作μ子探测器的标准酚醛树脂电阻板室（RPC）的探测率的限制已经阻止了在CMS和ATLAS探测器中的高速率区域中使用这种探测器。这些探测器的一种替代方案是用低电阻率玻璃板（$10^{10} {\rm Ω.cm}$）制成的RPC，DESY的射束测试表明，这种探测器可以在几千Hz/cm $^2$下以高效率（> 90%）工作。
2012-11-24 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
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
Calibration and Performance of the ATLAS Muon Spectrometer
ATLAS μ子谱仪设计用于测量μ子动量，分辨率为4%@100 GeV/c，上升到10%@1 TeV/c轨道动量。该谱仪由嵌入在由三个大型空心超导环产生的2 T磁场中的精确跟踪和触发室组成。精密探测器提供50微米的跟踪分辨率，伪快速度为2.7。该系统还包括一个光学监测系统，测量检测器的位置与40微米的精度。本文报道了ATLAS μ子谱仪的标定和性能。
2011-09-30 hep-ex physics.ins-det
The Thin Gap Chambers database experience in test beam and preparations for ATLAS
薄间隙室（TGCs）用于大型强子对撞机实验ATLAS前区的μ子触发系统。预期TGC在聚束间距的25 ns内提供触发信号。在过去的几年里，在CERN SPS的H8束线上对ATLAS μ子谱仪进行了广泛的系统测试。关系数据库用于存储测试条件以及系统配置。该数据库为探测器控制系统提供了配置前端电子设备所需的信息。该数据库用于辅助在线操作和维护。相同的数据库用于存储离线重建软件稍后所需的非事件条件和配置参数。为了支持整个TGC系统，已经建立了更大规模的数据库。它集成了所有的生产、QA测试和装配信息。目前正在使用整个TGC系统的1/12模型，以测试该数据库在配置和跟踪系统状况方面的性能。该数据库的原型首先在H8测试梁期间实现。本文介绍了该数据库的结构、与其它系统的接口和运行性能。
2005-09-26 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
