Novel Silicon n-in-p Pixel Sensors for the future ATLAS Upgrades
鉴于LHC升级到HL-LHC的阶段，ATLAS实验计划用全硅系统升级内部探测器。n-in-p硅技术是像素升级的一个有前途的候选者，这要归功于它的辐射硬度和成本效益，这允许扩大像素探测器的面积。我们提出了新的n-in-p平面像素传感器的特性和性能，由CiS（德国）通过凸点键合连接到ATLAS读出芯片FE-I3。这些结果是在10^16 1-MeV n_eq/cm ^2能量密度辐照前后获得的，证明了这种传感器在HL-LHC像素系统所预见的恶劣辐射环境中的可操作性。我们还概述了新的像素生产，这是正在进行的CiS的传感器兼容新的ATLAS读出芯片FE-I4。
2012-05-23 physics.ins-det
Integrated Circuit Readout for the Silicon Sensor Test Station
描述了用于硅传感器测量的各种芯片。这些芯片基于0.35 um和0.18 um CMOS工艺。几个模拟芯片与自触发/去随机化器一起允许测量为不同目的设计的硅传感器。跟踪系统，量热计，粒子电荷测量系统和其他应用传感器可以通过集成电路与激光或放射源读出进行研究。通过这种测试装置还可以研究硅传感器的电参数。
2009-06-11 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
Characterization measurements of the TRISTAN multi-pixel silicon drift detector
惰性中微子是粒子物理学标准模型的最小扩展。一种基于实验室的方法来寻找这种粒子是通过氚β衰变，其中无菌中微子会导致类似扭结的光谱失真。Karlsruhe氚中微子（KATRIN）实验扩展了多像素硅漂移探测器系统，有可能在实验室实验中对keV级无菌中微子达到前所未有的灵敏度。新的检测器系统结合了良好的光谱性能与高速率的能力。在这项工作中，我们报告像素之间的电荷共享的表征和MAC-E过滤器中的47像素原型检测器的调试。
2022-03-22 physics.ins-det
Beam tests of silicon pixel 3D-sensors developed at SINTEF
为了承受非常高的辐射剂量，正在开发具有3D电极几何形状的硅像素传感器。这类探测器对于诸如高亮度LHC中预期的苛刻辐射环境非常感兴趣，但也用于空间物理和医学应用。本文介绍了SINTEF研制的原型传感器，并给出了在CERN的π介子束中的测试结果。这些测试表明，这些3D传感器在5 V至15 V的偏置电压下表现出预期的全效率。
2018-08-05 physics.ins-det
Development of a Neutron Imaging Sensor using INTPIX4-SOI Pixelated Silicon Devices
我们研制了一种基于INTPIX 4-SOI像素化硅器件的中子成像传感器。在几个中子设施上进行中子辐照试验，以研究传感器对中子的响应。对热中子的探测效率约为$1.5$ \%。空间分辨率的上限被评估为$4.1 \pm 0.2 ~μ$ m的线扩展函数的标准偏差。
2020-06-10 physics.ins-det
DAQ Development for Silicon-On-Insulator Pixel detectors
我们正在使用绝缘体上硅（SOI）技术开发硅像素探测器的DAQ。该数据采集卡由SEABAS（Soi Evaluation BoArd with Sitcp）数据采集卡上的固件和PC机上的软件组成。我们一直致力于开发固件/软件。现在，我们完成了加快读出（~ 90 Hz），并添加了帧速率控制功能。这是我们的高速数据采集系统的开发工作的报告。
2015-07-17 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
Fabrication of Analog Electronics for Serial Readout of Silicon Strip Sensors
研制了一套用于硅条传感器串行读出的模拟电路板。市售放大器安装在自制的混合板上，以接收来自硅条传感器的模拟信号。此外，另一个自制的电路板制造，以便将放大器控制信号转换成合适的格式，并提供偏置电压的放大器以及硅传感器。我们讨论了我们开发的电路板的制造工艺和性能的技术细节。
2007-04-23 physics.ins-det
Simulation and Experimental Study of Plasma Effects in Planar Silicon Sensors
在硅传感器中，与存在低载流子密度的情况相比，高密度的电子-空穴对导致电流脉冲形状和所收集电荷的空间分布的变化。本文提出了一个详细的比较数值模拟与时间分辨电流测量的平面硅传感器使用660~nm的激光，以创建不同密度的电子空穴对。
2010-10-14 physics.ins-det
Efficiency and time resolution of monolithic silicon pixel detectors in SiGe BiCMOS technology
采用IHP公司的SiGe BiCMOS SG 13 G2 130 nm节点工艺，研制了单片硅像素探测器样机。ASIC包含间距约为100 $μ$ m的六边形像素矩阵。三个模拟像素在实验室用放射源进行了校准，并在CERN SPS的180 GeV/c π介子束线中进行了测试。在150 $μ$ A的最高偏置电流工作点和160 V的传感器偏置电压下测量$\left(99.9^{+0.1}_{-0.2}\right)$ %的检测效率以及$(36.4 \pm 0.8)$ ps的时间分辨率。ASIC还在较低的偏置电压和偏置电流下表征。
2022-01-21 physics.ins-det
A toy model for understanding the space-point resolution of silicon pixel detectors with digital readout
Dipartimento Interateneo di Fisica M. Merlin（M. Merlin 跨大学物理系）；Sezione INFN, Bari, Italy（意大利巴里 INFN 分部）；Experimental Physics department, CERN（CERN 实验物理部）
本文通过简化的解析和数值模型，量化了电荷共享对一维和二维像素几何中空间点分辨率的提升，并给出了分辨率与平均簇大小的唯象参数化公式。
2026-06-02 physics.ins-det
Radiation Hard 3D Silicon Pixel Sensors for use in the ATLAS Detector at the HL-LHC
高亮度LHC（HL-LHC）升级需要ATLAS探测器的计划内跟踪器（ITk）能够承受极高的辐射剂量。具体地，像素系统的最里面的部分将必须承受高于$1\times10^{16}$ $n_{eq}cm^{-2}$的辐射通量。与传统的平面像素传感器相比，新型3D硅像素传感器提供了优异的辐射耐受性，因此是ITk最内部部分的优秀候选者。本文介绍了三维像素传感器的像素大小$50 \times 50$ $μm^2$安装在RD 53 A原型读出芯片的研究。设计和制造步骤的描述之后，测试光束的结果，以及严重辐照的传感器。对于垂直入射通过的粒子，当偏置到80 $V$时，暴露于$1\times10^{16}$ $n_{eq}cm^{-2}$注量的传感器的平均效率达到96%以上。
2022-02-21 physics.ins-det
The Optimal Use of Silicon Pixel Charge Information for Particle Identification
利用硅探测器中的能量损失进行粒子识别是探测标准模型以及寻找标准模型之外的新粒子的一种强有力的技术。传统上，这样的技术使用多层上的能量损失的截断平均值，以便减轻电荷波动分布中的重尾。我们表明，使用在多层收费的最佳方案显着优于截断平均。截断本身不会显着降低性能，最佳分类器是很好的近似截断均值和截断方差的线性组合。
2018-11-01 physics.ins-det
Study of silicon sensors for precise timing measurement
具有高时间分辨率的硅传感器可以帮助国际直线对撞机（ILC）中的粒子识别。我们正在研究低增益雪崩二极管（LGAD）作为一个高定时分辨率传感器。由于雪崩光电二极管（APD）具有与LGAD相同的倍增结构，因此作为LGAD开发的一个步骤，我们现在专注于表征APD。我们研究了带有放射性同位素粒子的APD的特性。
2020-02-17 physics.ins-det
Track reconstruction and matching between emulsion and silicon pixel detectors for the SHiP-charm experiment
2018年7月，在CERN SPS对SHiP的Charm截面测量进行了优化。在H4质子束线的歌利亚磁铁前安装了一个沉重的移动靶，靶上装有核乳胶胶片，后面跟着一个硅像素跟踪器。在磁铁后面，放置了光纤、漂移管和RPC探测器。此次运行的目的是验证测量的可行性，开发所需的分析工具并微调探测器布局。本文介绍了像素跟踪器中的航迹重建和运动乳胶探测器中的航迹匹配。像素检测器的性能符合预期，并表明，经过适当的对齐，顶点匹配率达到87%。
2022-02-22 physics.ins-det
Test beam Characterizations of 3D Silicon Pixel detectors
3D硅探测器的特征在于垂直于表面的圆柱形电极，并穿透到块体材料中，这与在其顶部和底部具有平面电极的标准Si探测器形成对比。这种几何形状使得它们特别有兴趣用于标准硅探测器具有限制的环境中，例如LHC升级中预期的辐射环境。第一次，几个3D传感器被组装成混合像素探测器，使用ATLAS像素前端芯片和读出电子器件。具有不同电极配置的设备已在CERN SPS的100 GeV π介子束中进行了表征。在这里，我们报告的结果与未照射的设备与三个3D电极每50 × 400平方米的像素面积。完全电荷收集已经获得了相对较低的偏置电压约10 V的空间分辨率与二进制读出获得预期的单元尺寸。测得平行于电极的轨迹的效率为95.9% ± 0.1%，15度时的效率为99.9% ± 0.1%。的均匀性的效率超过像素面积和电荷共享的特点。
2008-06-20 physics.ins-det
Developments in Readout for Silicon Microstrip Sensors at a Linear Collider Detector
我们报告最近的结果使用的电荷划分，以获得一个纵向坐标从硅条探测器，和电子读出噪声的来源，长，薄条。这些结果为直线对撞机硅微带传感器组成的带电粒子跟踪系统的设计提供了依据。
2010-05-14 physics.ins-det
Optimization of radiation hardness and charge collection of edgeless silicon pixel sensors for photon science
硅传感器的有源边缘技术的最新进展使得能够通过利用无边缘传感器来开发大面积平铺硅像素探测器，其中模块之间具有小死区。这种技术已经在一些代工厂成功生产基于ATLAS和Medipix的硅像素传感器中得到了证明。然而，无边缘传感器的缺点是电离辐射的辐射硬度差和边缘像素的不均匀电荷收集。在这项工作中，辐射硬度的无边传感器具有不同的极性已经使用Synopsys TCAD与X射线辐射损伤参数的实施进行了研究。结果表明，如果不存在传统的保护环，则当前设计中没有一个能够在辐照至约10 MGy的剂量后实现高击穿电压（通常< 30 V）。此外，电荷收集模型已被开发，并被用来计算收集的电荷的边缘像素的无边缘传感器时，与X射线照射。该模型考虑了像素传感器内部的电场分布、X射线的吸收、电子和空穴的漂移和扩散、电荷共享效应以及ASIC中的阈值设置。研究发现，边缘像素的电荷收集不均匀是由电场的强烈弯曲引起的，这种不均匀性与偏置电压、传感器厚度以及有源边缘到最后一个像素的距离（“边缘间距”）有关。特别地，靠近传感器的有效边缘的最后几个像素对低能量X射线（< 10 keV）不敏感，特别是对于具有较厚Si和较小边缘空间的传感器。模型计算的结果与实测结果进行了比较，两者吻合较好。该模型已被用于优化边缘设计。
2014-10-03 physics.ins-det
Simulation of Heavily Irradiated Silicon Pixel Detectors
我们表明，双峰电场是必要的，以描述掠角电荷收集测量的辐照硅像素传感器。基于两个电荷状态相反的缺陷能级和载流子的俘获的辐照硅模型可以被调整，以产生在0.5 × 10 ^{14} Neq/cm ^2至5.9 × 10 ^{14} Neq/cm ^2的通量范围内测量的电荷收集分布的良好描述。该模型正确地预测了温度从-10 ℃变化到-25 ℃时曲线的变化。所测量的电荷收集分布与基于均匀有效掺杂密度的通常描述所预测的线性变化的电场不一致。这一观察结果对使用有效掺杂密度来表征辐照硅的做法提出了质疑。该模型现在被用于校准CMS的像素命中重建算法。
2006-05-24 physics.ins-det
High-Precision Contactless Optical 3D-Metrology of Silicon Sensors
我们描述了一种非接触式光学三维硅微带传感器计量的设置和程序。通过视频显微镜和高精度XY工作台获得空间点。XY维度是从工作台的移动和模式识别中获得的，而Z维度是从光学系统与被调查对象的不同距离处拍摄的显微图像的快速傅立叶变换分析中获得的。该装置用于测量安装在碳纤维结构上的硅传感器的位置，精度为几微米。
2018-12-03 physics.ins-det
Extraction of electric field in heavily irradiated silicon pixel sensors
提出了一种提取高辐照硅像素传感器本体电场的新方法。它是基于测量的洛伦兹偏转和迁移率的电子作为深度的函数。测量是在CERN H2光束线处进行的，其中光束相对于像素传感器表面成浅角度。提取的电场用于模拟像素传感器中的电荷收集和洛伦兹偏转。模拟的电荷收集和洛伦兹偏转是在良好的协议与非辐照和辐照高达1 E15 neq/cm 2传感器的测量。
2005-06-25 physics.ins-det
3D silicon pixel detectors for the High-Luminosity LHC
3D硅像素探测器已被研究作为ATLAS像素探测器的HL-LHC升级的最内层的抗辐射候选物。3D探测器已经在ATLAS IBL和AFP实验中使用。这些都是基于连接到FE-I4读出芯片的50 x250 um 2大像素。这一代探测器被辐照到HL-LHC注量，并表现出优异的辐射硬度，工作电压低至180 V，功率耗散为12- 15 mW/cm 2，注量约为1 e16 neq/cm 2，在-25 ℃下测量。此外，为了应对HL-LHC预期的更高占用率，在CNM生产了为HL-LHC设计的新一代3D探测器的第一批，其像素尺寸为50 x50和25 x100 um 2，与FE-I4芯片相匹配。它们在实验室和电子束测试中表现出良好的性能，在辐照前1- 2 V时命中效率约为97%。
2016-11-16 physics.ins-det
Test beam measurement of the first prototype of the fast silicon pixel monolithic detector for the TT-PET project
TT-PET合作正在开发一种用于小动物的PET扫描仪，具有30 ps的飞行时间分辨率和亚毫米级3D检测粒度。扫描仪的敏感元件是基于最先进的SiGe BiCMOS技术的单片硅像素检测器。TT-PET的第一个ASIC原型是在实验室中生产和测试的，电离粒子最少。根据模拟，电子器件表现出低于600 e-RMS的等效噪声电荷和小于2 ns的脉冲上升时间。具有0.8pF电容的像素被测量为具有大于99%的检测效率，并且尽管在不存在后处理的情况下，具有大约200 ps的时间分辨率。
2018-02-06 physics.ins-det
Performance of novel silicon n-in-p planar Pixel Sensors
新型n-in-p平面像素探测器的性能，设计用于未来升级的ATLAS像素系统。n-in-p硅传感器技术是像素升级的一个有前途的候选者，这要归功于其辐射硬度和成本效益，这允许扩大像素探测器的仪表化面积。这里介绍的n-in-p模块由CiS生产的像素传感器组成，通过凸点键合连接到ATLAS读出芯片FE-I3。这些设备的表征已经进行了之前和之后的辐照高达5 × 10**15 1 MeV neq cm-2的能量密度。用放射源进行的电荷收集测量已经证明了这种技术在这些粒子注量下的功能。本文还讨论了在CERN SPS上用120 GeV/c π介子束进行的束流测试数据的初步结果，表明在最大注量和1 kV偏压下辐照的器件具有（98.6 \pm 0.3）%的高跟踪效率和约10 ke的高收集电荷。
2012-03-05 physics.ins-det
Experience on 3D Silicon Sensors for ATLAS IBL
3D硅传感器，其中等离子体微加工用于在硅衬底中蚀刻深窄孔以形成PIN结的电极，代表了高能物理实验中跟踪探测器的内部像素层的可能解决方案。这种类型的传感器已被开发为可插入B层（IBL），一个额外的像素层，已安装在ATLAS在目前关闭的大型强子对撞机在欧洲核子研究中心。本文介绍了在设计、测试和鉴定用于装备IBL部分的传感器和探测器模块方面的经验。基于ATLAS IBL三维硅传感器的经验，我们讨论了在高光度LHC（HL-LHC）上升级ATLAS和CMS的可能的新发展。
2014-12-19 physics.ins-det
Development of novel silicon sensors with high time and spatial resolution
研究了具有高时间分辨率（LGAD：Low Gain Avalanche Detector）和高位置分辨率（PSD：Position Sensitive Detector）功能的硅垫传感器，并将其应用于国际直线对撞机（ILC）探测器的硅钨电磁量能器中。制造原型传感器，配备专用ASIC（专用集成电路），并使用正电子束和放射性同位素进行测试。的第一个结果的测量与LGAD的时间分辨率和位置重建与PSD的报告。
2021-01-06 physics.ins-det
Alignment of Silicon tracking systems R&D on Semitransparent Microstrip Sensors
我们总结了一种新型的半透明微带传感器的研发活动，用于基于激光的硅跟踪器对准系统。这种新型传感器可用于颗粒跟踪和激光探测。该研究线的目的是增加硅微带探测器对红外线的光学透射率（T），对传感器设计进行微小修改，仍然适合其工业生产。在传感器设计中使用的光学模拟已经过实验验证，对几个图案化的材料样品。这些活动是在SiLC为下一个国际直线对撞机合作的背景下进行的。
2009-01-09 physics.ins-det
Development of Edgeless Silicon Pixel Sensors on p-type substrate for the ATLAS High-Luminosity Upgrade
鉴于LHC的高亮度阶段（HL-LHC）升级，ATLAS实验计划用全硅系统取代内部探测器。n-in-p块体技术代表了大多数层的模块的有效解决方案，考虑到该选项的显著抗辐射性和降低的成本。仪表外层所需的大面积将需要平铺传感器，每个传感器边界处的低效区域需要减小到最小尺寸的解决方案。本文报道了ATLAS LPNHE巴黎集团和FBK Trento的一个联合研发项目，该项目基于FTK提供的深沟槽工艺，设计了一种新型的n-in-p无边平面像素。
2013-10-21 physics.ins-det
TCAD Simulations of Humidity-Induced Breakdown of Silicon Sensors
本研究使用Synopsys TCAD仿真结合光子发射成像和Top-Transient Current Technique测量，探究了环境湿度对硅传感器击穿电压的影响，揭示了p-bulk硅传感器外围电场和载流子密度随相对湿度趋向击穿的演化过程。
2025-03-04 physics.ins-det
Front-end Electronics for Timing with pico-seconds precision using 3D Trench Silicon Sensors
下一代对撞机实验要求跟踪探测器在空间分辨率（几十个$μ\text{m}$）、辐射硬度（$10^{17}~1~$ MeV n $_{eq}/$ cm $^2$）和定时分辨率（几十个ps）方面具有极端的性能能力。最近在TimeSPOT计划中开发的3D硅传感器为应对此类苛刻要求提供了可行的解决方案。为了准确地描述这些新的传感器的定时性能，几个读出板，基于离散有源元件，已设计，组装和测试。相同的电子器件也适用于类似像素传感器的表征，只要要求时序性能在10 ps以下。本文介绍了前端电子所需的一般特性，利用固态传感器与快速定时能力，特别是展示了性能的快速3D硅传感器的测试和表征的开发电子。
2023-01-04 physics.ins-det
Investigations into the impact of locally modified sensor architectures on the detection efficiency of silicon micro-strip sensors
LHC的高亮度升级将需要用内部跟踪器（ITk）取代ATLAS的内部探测器，以应对更高的辐射水平和更高的轨道密度。原型硅条探测器模块目前正在开发，并在粒子测试束和X射线束的性能进行了研究。在先前的原型模块的测试梁研究中，发现硅传感器条在从74.5 { \upmu }m的条间距变化的区域中响应。这些变化与传感器架构的局部特征有关。本文介绍了详细的传感器测量结果在X射线和粒子束调查的影响传感器功能（金属垫和p-停止）上的传感器条的响应区域。
2017-07-03 physics.ins-det
Silicon Pixel R&D for the CLIC Tracking Detector
物理目的是在拟议中的高能量$e^+e^-$对撞机CLIC构成具有挑战性的要求，对探测器系统的性能。顶点和跟踪探测器需要精确的命中时间标记，出色的空间分辨率和低质量。为了满足这些要求，全硅顶点和跟踪探测器系统的预见，一个广泛的研究与开发计划，各种新的硅探测器技术正在进行中。对于超低质量顶点探测器，探索了具有创新传感器概念和互连技术的不同混合技术。对于大规模跟踪探测器，研究开发的重点是单片HV-MAPS和HR-CMOS技术。本文概述了目前正在进行的活动，重点是单片技术的CLIC跟踪探测器。最近的结果从实验室和测试束测量活动的ATLASpix_简单和CLICTD传感器原型。
2020-05-20 physics.ins-det
LHCb VELO software alignment, Part III: the alignment of the relative sensor positions
LHCb Vertex传感器包含42个硅传感器模块。每个模块有两个硅传感器。提出了一种用于从数据确定每个模块内的硅传感器的相对对准的方法。软件实现的细节进行了讨论。蒙特卡罗模拟研究表明，在传感器平面内获得的对准精度为1.3微米。
2008-07-22 physics.ins-det
Silicon Sensors implemented on p-type substrates for high radiation resistance applications
硅基微图案探测器是现代高能物理实验中必不可少的元件。成本效益和高抗辐射性是用于内跟踪装置的技术的两个重要要求。基于p型衬底的工艺对于这些应用具有非常强的吸引力。最近的成果和原型正在进行的努力进行审查。
2007-01-23 physics.ins-det
Time resolution and power consumption of a monolithic silicon pixel prototype in SiGe BiCMOS technology
SiGe BiCMOS技术可用于生产超快、低功耗硅像素传感器，即使没有内部增益机制，也能提供最先进的时间分辨率。这种传感器的发展需要识别的主要因素，可能会降低定时性能和传感器的时间分辨率对放大器功耗的依赖性的特性。用IHP Microelectronics的SG13 G2技术生产的原型传感器的$ \mathrm{^{90}Sr} $源进行的测量显示，在7 $ \mathrmμ $ A的放大器电流下的时间分辨率为140 ps，在较高功耗下的时间分辨率为45 ps。仿真结果表明，用于校正时间游动的信号过阈值时间测量的分辨率是影响定时性能的主要因素。
2020-08-28 physics.ins-det
Electrical-modelling, design and simulation of cumulative radiation effects in semiconductor pixels detectors: prospects and limits
自从硅成为广泛使用的微/纳电子半导体材料以来，硅探测器已经得到普及。硅探测器用于粒子物理学以及基于像素的探测系统的成像。在过去的二十年里，大量的实验工作集中在电离和非电离辐射对硅像素的影响上。其中一些研究是在高光度粒子物理实验的框架内完成的，同时还进行了基本半导体器件的辐射硬度研究。在其最简单的形式中，半导体像素检测器简化为部分或全部耗尽的PIN或PN结构，或者在一些MOS和APD（雪崩光电二极管）结构中。体缺陷或表面缺陷对自由载流子的输运有很大的影响。我们提出了像素设计的指导方针，这将通过几个像素结构进行测试。这种设计方法将缺陷的性质包括在设计中。电特性简化为参数，这些参数可以引入标准模拟代码中以进行预测模拟。我们包括一个分析模型的缺陷退火来自等时退火实验。该方法可用于研究具有不同几何结构和不同半导体材料的像素探测器。其目的是为最终制造的探测器提供一种替代繁琐和广泛的辐射测试。这对于探测器的长期可靠性及其辐射耐受性是必要的。介绍了一种通用的像素设计方法，我们将展示如何将其用于硅（锗）像素的替代设计。
2014-11-19 physics.ins-det
Development of the Pixelated Photon Detector Using Silicon on Insulator Technology for TOF-PET
为了测量闪烁体中的光发射模式，要求光电探测器具有更高的灵敏度和更快的响应速度。例如单光子雪崩二极管（SPAD），常规像素化光电探测器在盖革雪崩倍增下操作。然而，SPAD的高增益似乎很有吸引力，单位面积的光子探测效率低。这一弱点主要是由盖革雪崩机制引起的。为了克服这些困难，我们采用绝缘体上硅技术（SOI-Plaid）设计了像素化线性雪崩积分探测器。为了避免暗计数噪声和死区时间来自淬火电路，我们计划使用APD在线性乘法模式。SOI技术使读出电路和APD层实现叠层，在线性APD增益较小的情况下，实现高速低噪声信号读出。本研究利用SOI制程设计线性APD。设计了线性APD的测试元件组，考察了线性APD的最佳结构。
2015-07-24 physics.ins-det
Electro-optical imaging of electric fields in silicon sensors
提出了一种利用光电成像技术测量硅探测器中电场的概念装置。它基于Franz-Keldysh效应，该效应描述了能量接近硅带隙的光吸收的电场依赖性。使用已发表的数据，估计测量精度为1至4 kV/cm。该装置旨在确定辐射损伤硅探测器中的电场，作为辐射通量和粒子类型、温度和偏置电压的函数。的整体概念和个别组件的设置。
2021-02-08 physics.ins-det
Optimizing floating guard ring designs for FASPAX N-in-P silicon sensors
FASPAX（费米-阿贡半导体像素阵列X射线探测器）是一种快速集成的区域探测器，具有广泛的动态范围，用于升级后的高级光子源（APS）的时间分辨应用。FASPAX是一种具有预期$\mbox{13 $ MHz $}$图像速率的突发模式探测器，它还将采用一种新型集成电路，以实现从单光子灵敏度到$10^{\text{5}}$ x射线/像素/脉冲的宽动态范围。为了实现这些雄心勃勃的目标，需要一种新型的硅传感器设计。本文将详细介绍FASPAX传感器的早期设计。将介绍TCAD优化研究的结果和原型传感器的表征。
2016-09-13 physics.ins-det
Micrometric Position Monitoring Using Fiber Bragg Grating Sensors in Silicon Detectors
介绍了用于高能物理硅探测器结构变形监测、定位和测量的光纤光栅传感器的长期稳定性、分辨率、抗辐射性和特性研究结果。
2005-12-28 physics.ins-det
20 ps Time Resolution with a Fully-Efficient Monolithic Silicon Pixel Detector without Internal Gain Layer
本文提出MONOLITH项目第二款无内部增益层的单片硅像素探测器原型，通过优化传感器与SiGe HBT前端电子学的时间性能，在130 V偏置平台下实现99.8%效率和20 ps时间分辨率。
2023-01-28 physics.ins-det
Production and Characterisation of SLID Interconnected n-in-p Pixel Modules with 75 Micrometer Thin Silicon Sensors
介绍了采用固液互扩散（SLID）互连技术的75微米薄硅传感器和ATLAS读出芯片构成的像素模块的性能。由Fraunhofer EMFT开发的这项技术是标准凸点焊接的可能替代方案。它允许堆叠不同的互连芯片和传感器层，而不会破坏已经形成的键合。结合芯片间通孔（ICV），这为垂直集成铺平了道路。这两种技术结合在一个像素模块的概念，这是本文讨论的模块的基础。机械和电气参数的像素模块采用SLID互连和75微米厚度的传感器被覆盖。所讨论的机械性能包括互连效率、对准精度和机械强度。电性能包括漏电流、调谐特性、电荷收集、簇大小和命中效率。针对在被称为HL-LHC的LHC加速器的高亮度升级中的使用，在高达$10^{16}$ $\mathrm{n}_{\mathrm{eq}}/\mathrm{cm}^2$（1 MeV中子）的注量的照射之前和之后获得结果。
2014-07-29 physics.ins-det
Charge and temporal characterisation of silicon sensors using a two-photon absorption laser
第一次测量是从一个新委托的双光子吸收（TPA）设置在Nikhef。系统的各个组成部分的特性进行了讨论。两个平面硅传感器，一个是电子收集和一个空穴收集，其特征在于与电荷收集和时间分辨率的详细测量。TPA斑点被确定为在硅中具有0.975（11）$μ\text{m}$的半径和23.8 $μ\text{m}$的长度。系统的触发时间分辨率最大为30.4 ps。对于两种传感器，在像素上观察到均匀的电荷收集，并且使用TPA技术直接对像素侧金属化进行成像。单个像素的最佳时间分辨率分别为电子和空穴收集传感器的600 ps和560 ps，并且由ASIC贡献主导。在传感器中的不同深度和像素内的位置处进行了进一步扫描，并且显示出均匀的响应。它的结论是TPA设置是一个强大的工具，调查硅传感器的电荷收集和时间特性。
2022-01-24 physics.ins-det
Signal coupling to embedded pitch adapters in silicon sensors
我们已经研究了嵌入式间距适配器的影响，在n衬底硅微带传感器的信号形成与梁测试和模拟的数据。根据模拟，间距适配器金属层的存在改变了传感器内部的电场，导致附近条带上的信号形成减慢以及间距适配器上的拾取效应。这可能导致检测穿过桨距适配器区域的颗粒的效率低下。所有这些效应都已在梁试验数据中观察到。
2017-08-10 physics.ins-det
Radiation hardness of diamond and silicon sensors compared
从实验和理论上比较了硅带电粒子传感器与单晶和多晶金刚石传感器的抗辐射能力。结果表明，对于Si和C-传感器，NIEL假设，即信号损失与非电离能量损失成正比，是一个很好的近似本数据。在入射质子和中子能量远高于0.1 GeV的辐射损伤是由非弹性截面为主，而在非相对论能量的弹性截面占主导地位。较小的非弹性核子-碳截面和轻的核碎片意味着在高能量下，金刚石比硅更难辐射，而在低于0.1 GeV的能量下，差异变得明显更小。
2007-05-01 physics.ins-det
On the performance of large monolithic LaCl3(Ce) crystals coupled to pixelated silicon photosensors
我们调查的大面积辐射探测器的性能，具有高能量和空间分辨率，旨在开发的总能量探测器与伽马射线成像能力，所谓的i-TED。这一新的发展旨在提高飞行时间中子捕获测量的探测灵敏度，而不是常用的C6 D 6液体闪烁总能量探测器。在这项工作中，我们详细研究了读出光电传感器的能量响应的大面积（5050平方毫米）单片氯化镧（Ce）晶体的影响，特别是当取代传统的单阴极光电倍增管的88像素化的硅光电倍增器。使用最大的商用单片SiPM阵列（25 cm 2），像素尺寸为66 mm 2，我们测量了晶体厚度为10，20和30 mm的平均能量分辨率为3.92% FWHM（662 keV）。其中光学过程和特性都被包括以用于闪烁光子的可靠跟踪。在对MC模型进行实验验证后，我们使用我们的MC代码来探索不同光电传感器分割（像素大小和粒度）对能量分辨率的影响。我们的光学MC模拟预测只有边际恶化的光谱性能为33平方毫米的像素。
2018-01-15 physics.ins-det
Challenges for Silicon Pixel Sensors at the European XFEL
硅像素传感器在欧洲XFEL的主要挑战的系统的实验研究。X射线的高瞬时密度和XFEL脉冲的高重复率会导致等离子体效应引起的信号失真和严重的辐射损伤。确定了X射线辐射损伤的主要参数，并研究了它们对p+n传感器的影响。这些研究形成了在欧洲XFEL实验的像素传感器的优化设计的基础。
2012-12-20 hep-ex physics.ins-det
Developing an accurate and robust tool for pixel module characterization
为了在高亮度大型强子对撞机（LHC）上运行，ATLAS实验正在建造一个新的全硅内部跟踪器（ITk）。需要生产和测试数千个硅像素和条带模块，以覆盖总表面积的估计180 m $^{2}$。在进行任何测试梁活动或安装之前，需要一个紧凑、经济、可靠的模块表征系统进行现场测试。IJCLab开发了一种基于红外激光器的测试台架，也允许使用放射源进行微米级精确扫描。本文描述了设置的详细方案，工作原理和测试方法，以及用FE-I4硅像素模块获得的第一个结果。
2022-01-11 physics.ins-det
Characterization of a CMOS pixel sensor for charged particle tracking
一个原型的CMOS像素传感器命名为SUPIX-1已被制造和测试，以调查的可行性，像素化的希格斯工厂，即圆形电子-正电子对撞机（CEPC）的跟踪器。该传感器采用180 nm CMOS图像传感器（CIS）工艺，由9个不同的像素阵列组成，像素间距、二极管尺寸和几何形状各不相同，以研究放大像素的粒子探测性能。该试验是用Fe-55放射源进行的。观察到的两个软X射线峰用于校准传感器的电荷电压因子。评价了逐像素等效噪声电荷、电荷收集效率和信噪比。提出了一种信号像素聚类的重构方法，并研究了其聚类性能。测试结果表明，$21μ$ m $\times 84μ$ m的像素具有良好的噪声水平和电荷收集性能，满足像素传感器的一般要求。这一贡献表明，CMOS像素传感器与扩大间距，使用CIS技术，可用于跟踪即将到来的碰撞探测器类似的CEPC。
2021-11-30 physics.ins-det
Neutron Irradiation and Electrical Characterisation of the First 8" Silicon Pad Sensor Prototypes for the CMS Calorimeter Endcap Upgrade
本研究针对CMS高粒度量能器升级需求，开展了8英寸硅pad传感器的中子辐照与电学表征，完成了研发关键里程碑并给出了传感器电学特性结果。
2022-09-21 physics.ins-det
Development of a new generation of 3D pixel sensors for HL-LHC
本文介绍了新一代小像素3D像素传感器的主要技术和设计方面，该传感器的目标是高亮度LHC升级。
2016-12-02 physics.ins-det
The Silicon Electron Multiplier Sensor
硅电子倍增器（SiEM）是一种用于最小电离粒子（MIP）检测的新型传感器概念，它使用内部增益和精细间距来实现出色的时间和空间分辨率。与增益区由掺杂引起的传感器（LGAD、APD）相比，SiEM中的放大是通过使用MEMS制造技术在嵌入硅块体内的复合电极结构中施加电势差来实现的。由于预期在辐射损伤的情况下没有增益层失活，因此预期这种结构能够承受高达$10^{16} n_{eq}$的注量。各种几何形状和偏置配置进行了研究，所考虑的制造工艺所施加的边界内。研究了在$6 - 15 μm$范围内单元尺寸的有效增益、传感器中的场、漏电流和击穿条件。模拟结果表明，增益超过10可以实现，和研究的时间结构的感应信号从电荷云沉积在传感器的中间显示，类似于其他传感器的时间分辨率与内部增益可以预期。计划的概念验证传感器的制造和随后的表征进行了讨论。
2022-03-02 physics.ins-det
A Study of Monolithic CMOS Pixel Sensors Back-thinning and their Application for a Pixel Beam Telescope
本文报告了详细的研究结果的电荷收集和信号噪声性能的CMOS单片像素传感器之前和之后的背面细化和他们的应用程序中的像素光束望远镜的ALS 1.5 GeV的$e^-$束测试设备。
2006-11-08 physics.ins-det
