A Triplet Track Trigger for the FCC-hh to improve the measurement of Di-Higgs production and the Higgs self-coupling
本研究提出适用于FCC-hh的三重态径迹触发（TTT）概念，基于单片像素传感器与快速硬件径迹重建算法，可在高堆积条件下高效识别硬相互作用顶点，相比量能器触发具备更低阈值、更高效率与更强抗堆积波动能力，有望提升双希格斯事件统计量以改进希格斯自耦合测量。
2024-05-22 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
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector
在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机运行开始前几年，CMS设备被确定为具有非常适合粒子流（PF）重建的特性：高度分段的跟踪器，细粒度的电磁量热计，密封的强子量热计，强磁场和出色的μ子光谱仪。因此，一个完全成熟的PF重建算法调整到CMS检测器的开发，并一直在物理分析中使用的第一次在强子对撞机。对于每次碰撞，由算法识别和重建的最终状态粒子的全面列表提供了一个全局事件描述，导致前所未有的CMS性能，用于射流和强子τ衰变重建，丢失的横向动量确定，以及电子和μ子识别。这种方法还允许识别来自堆积相互作用的颗粒，并实现有效的堆积缓解方法。CMS在质心能量为8 TeV时收集的数据显示出与模拟的良好一致性，并证实了至少在平均20个堆积相互作用下的优异PF性能。
2017-10-09 hep-ex physics.ins-det
The Outer Tracker Detector of the HERA-B Experiment. Part III: Operation and Performance
在本文中，我们描述的HERA-B外跟踪器，112674通道系统的平面漂移管层的操作和性能。HERA-B外跟踪器系统的性能满足了在强子环境中稳定和有效运行的所有要求，从而证实了蜂窝漂移管技术和前端读出系统的适当性。在Ar/CF_4/CO_2（65：30：5）混合气体中，探测器工作稳定，气体增益为30000，对动量大于5GeV/c的径迹，探测器的触发效率和径迹重建效率均大于95%。漂移单元的命中分辨率为300至320微米，相对动量分辨率可描述为：σ（p）/p（以%计）=（1.61 +-0.02）+（0.0051 +-0.0006）p。在HERA-B运行结束时，未观察到外跟踪器单元中的老化效应。
2007-05-24 physics.ins-det
Intermediate Silicon Tracker in sPHENIX at RHIC
sPHENIX合作组在RHIC上利用包含INTT的径迹系统研究QGP，INTT通过两层硅条传感器提高径迹精度并提供时间信息以消除堆积事件，本文介绍了其2023年Au+Au碰撞数据成果及2024年质子碰撞调试状态。
2025-08-04 nucl-ex physics.ins-det
Testing the limits of ITkPixV2: the ATLAS inner tracker pixel detector readout chip
针对HL-LHC的ATLAS二期内跟踪器升级，本文首次在全设计要求极限下测试其最终量产读出芯片ITkPixV2，重点测量了活动诱导电流随击中率的变化，验证芯片在高亮度环境下的性能。
2025-04-19 hep-ex physics.ins-det
Beam Test Performance Studies of CMS Phase-2 Outer Tracker Module Prototypes
本文通过 DESY 束流测试验证 CMS Phase-2 外层径迹探测器 2S 模块原型，首次集成 CBC、CIC 与光学读出，实现约 99.75% 簇击中效率并验证同步读出与 $p_\mathrm{T}$ 判别，证明其满足升级后 CMS 径迹探测器要求。
2024-08-30 physics.ins-det
LF-MightyPix: A second HV-MAPS prototype for the {LHCb} Mighty-Tracker
Institute for Data Processing and Electronics, Karlsruhe Institute of Technology（数据处理与电子研究所，卡尔斯鲁厄理工学院）；Physikalisches Institute, University of Heidelberg（物理研究所，海德堡大学）
为LHCb实验未来高亮度运行，Mighty-Tracker升级引入硅像素探测器MightyPix。LF-MightyPix原型采用150nmCMOS工艺，具备3.5mm×4.0mm尺寸和0.1mm×0.1mm像素，记录每个像素的到达时间和阈值过时间以确保40MHz束流交叉识别。
2026-06-24 physics.ins-det
The CMS Tracker Readout Front End Driver
前端驱动器FED是一个9 U 400 mm VME 64 x卡，设计用于读取由APV 25模拟管道专用集成电路传输的紧凑型μ子螺线管CMS硅跟踪器信号。FED通过96根光纤以3.4 GB/秒的总输入速率接收信号。信号被数字化并通过应用用于消隐和共模噪声减法的算法进行处理。使用搜索命中聚类的算法来进一步降低输入率。只有集群数据以及事件的触发信息才能使用S-LINK 64协议以400 MB/秒的最大速率传输到CMS数据采集系统。FED上的所有数据处理算法都在大型板载现场可编程门阵列中执行。FED的设计，性能，测试和质量控制的结果，并进行了讨论。
2005-10-25 physics.ins-det
CMS detector: Run 3 status and plans for Phase-2
本文总结了CMS探测器在Run 3的升级现状及Phase-2计划，包括为应对高亮度LHC条件而进行的探测器、电子设备等广泛升级。
2023-09-06 hep-ex physics.ins-det
Performance and operation experience of the Atlas Semiconductor Tracker
我们报告的操作和性能的ATLAS半导体跟踪器（SCT），这已经在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的高亮度，高辐射环境中运行了3年。我们还报告了几个改进的SCT预见到高能量运行的LHC。我们发现SCT模块的$99.3\%$是可操作的，噪声占用和命中效率超过设计规格;对准非常接近理想，允许在线轨道重建和不变质量确定。我们将报告检测器的操作和性能，包括所遇到问题的概述。我们观察到一个显着增加，由于非电离辐射的散装损坏的泄漏电流，并与预测进行比较。
2014-02-26 hep-ex physics.ins-det
Characterization of Novel Thin N-in-P Planar Pixel Modules for the ATLAS Inner Tracker Upgrade
ATLAS实验将对跟踪器系统进行重大升级，考虑到LHC（HL-LHC）的高光度阶段将于2026年开始运行。像素检测器的最内层将面临最严峻的挑战，其将必须承受高达$1.4\times10^{16}\,$ n $_\text{eq}$ /cm $^{2}$的辐射通量。薄平面像素模块是有希望的候选人，仪器这些层，由于小的材料预算和高的电荷收集效率照射后。厚度为$100-200\,μ$ m的传感器与FE-I4读出芯片互连，其特征在于具有放射源以及CERN SPS和DESY的测试束。在电荷收集和命中效率方面，比较了被照射到高达$5\times 10^{15}\,$ n $_\text{eq}$ /cm $^{2}$的能量密度的传感器的性能。高度分段的传感器是在HL-LHC的像素系统的前向区域中的跟踪的一个挑战。为了在高伪快速性下再现$50$ x $50\,μ$ m $^2$像素的性能，在相对于短像素方向的高入射角（$80^\circ$）下的射束测试中在照射之前和之后研究FE-I4兼容平面像素传感器。将显示聚类形状和命中效率的结果。
2016-12-05 hep-ex 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
The new truly cylindrical tracker for the ALICE ITS3
Università di Torino（都灵大学）
ALICE ITS3 新型跟踪器采用更轻的材料和改进的传感器技术，提升空间分辨率和辐射耐受性，同时降低材料预算。
2025-12-09 physics.ins-det
Cooling and Timing tests of the ATLAS Fast Tracker VME boards
Fast Tracker（FTK）是一款ATLAS触发器升级版，专为全事件、低延迟、高速率跟踪而构建。FTK内核由9U VME板制成，可执行最苛刻的计算任务。关联存储板串行链路处理器（AMB）和辅助卡（AUX），插在同一VME插槽的正面和背面，构成处理单元（PU），它使用来自内部检测器的8层的命中来查找磁道。PU与第二阶段板（SSB）一起在管道中工作，SSB通过向已识别的轨道添加额外的命中来查找12层轨道。在所设计的配置中，16个PU和4个SSB安装在VME机箱中。AMB、AUX和SSB的高功耗（每块板分别约为250 W、70 W和160 W）要求开发定制的冷却系统。尽管与普通VME设置相比，FTK系统的每个VME机箱的预期功耗较高，但8个FTK内核机箱将使用$\approx$ 60 kW，这只是执行相同任务的CPU场所需功率和空间的一小部分。我们报告了FTK系统内32个PU和8个SSB的集成，运行和冷却它们所需的基础设施，以及为验证系统处理速率和安全值下的温度稳定性而进行的测试。
2020-10-27 hep-ex physics.ins-det
Reconstructing charged-particle trajectories in the PANDA Straw Tube Tracker using the LOcal Track Finder (LOTF) algorithm
提出LOTF算法用于PANDA Straw Tube Tracker的带电粒子轨迹重建，通过管间相邻关系连接击中点、局部拟合处理重叠区域及虚拟节点系统重建z信息，实验表明其径迹发现率高、错误率低、速度快且z误差显著降低，适用于在线数据处理。
2023-04-13 hep-ex physics.ins-det
Beam test results of the Intermediate Silicon Tracker for sPHENIX
National Central University（中央大学）；Nishina Center for Accelerator-Based Science, RIKEN（理化学研究所理仁加速器科学中心）；RIKEN BNL Research Center（理化学研究所布鲁克海文研究中心）；Department of Mathematical and Physical Sciences, Nara Women’s University（奈良女子大学数理科学系）；Physics Department, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室物理系）；Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子能研究机构先进科学研究中心）；Department of Physics, Rikkyo University（立教大学物理学系）
sPHENIX的INTT通过束流测试评估了其信号-噪声比、残余分布、空间分辨率等关键性能指标，以验证其在RHIC上的跟踪能力。
2026-02-05 nucl-ex physics.ins-det
Operation and performance of the CMS silicon strip tracker with proton-proton collisions at the CERN LHC
本文结合CERN LHC质子-质子碰撞运行经验，讨论CMS硅条径迹探测器的调试、校准及性能，分析温度、辐射等因素的影响，部分结果与模拟吻合良好。
2025-08-25 hep-ex physics.ins-det
Operation of a double-sided CMOS pixelated detector at a high intensity $e^+e^-$ particle collider
本文报道了在对撞机实验中，即在SuperKEKB对撞机第二阶段运行期间Belle II实验的内部跟踪器体积中，双面CMOS像素化阶梯的第一次操作。首先描述了实验互作用区探测器系统的设计和集成。这两个模块在四个多月的时间里几乎连续运行，记录数据以监测光束附近的命中率。提供了离线数据分析的细节，并提出了一种从每个交叉粒子测量的2次撞击来估计粒子动量的方法。
2020-02-17 physics.ins-det
Seeding and Matching algorithms for the first GPU-based High Level Trigger of the LHCb experiment
Sorbonne Université（索邦大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；University of Valencia-CSIC（瓦伦西亚大学-西班牙国家研究委员会）；CERN, European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究中心）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Rutherford Appleton Laboratory (RAL)（卢瑟福阿普尔顿实验室）；Tsinghua University（清华大学）
本文描述了LHCb实验首个基于GPU的高层触发器中用于在40 MHz下重建长程和高度偏移径迹的种子生成与匹配算法的GPU实现，该算法在Run 3期间以高吞吐量参与数据采集，提升了物理潜力。
2026-06-15 hep-ex physics.ins-det
Design and performance of a scintillation tracker for track matching in nuclear-emulsion-based neutrino interaction measurement
精确测量加速器中微子束与中微子-核相互作用对当前和未来的中微子振荡实验具有重要意义。利用核乳胶基混合探测器测量μ子-中微子荷电相互作用，μ子径迹匹配是必不可少的。本文描述了一种新研制的闪烁跟踪器的设计和性能，该跟踪器用于用核乳胶探测器测量中微子-核相互作用中的μ子径迹匹配。利用闪烁跟踪器和另一个探测器Baby MIND重建了μ子径迹，并与核乳胶探测器中的径迹进行了匹配。闪烁跟踪器由四层水平和垂直对齐的闪烁体条组成，覆盖面积为$1\,\mathrm{m} \times 1\,\mathrm{m}$。在该层中，24 mm宽的塑料闪烁体条被特别布置，彼此之间具有故意的间隙。通过识别四层的命中图案，实现了2.5mm的精确位置分辨率，同时保持读出通道的数量小至256。对前向μ子的径迹匹配效率大于97%，闪烁跟踪器的位置和角分辨率分别为2.5 mm和20-40 mrad。结果表明，闪烁跟踪器的设计的μ子轨道匹配的核乳胶为基础的中微子-核相互作用测量的有用性。
2022-05-10 hep-ex physics.ins-det
Subpixel Mapping and Test Beam Studies with a HV2FEI4v2 CMOS-Sensor-Hybrid Module for the ATLAS Inner Detector Upgrade
高亮度大型强子对撞机的升级将对所有实验的跟踪系统提出前所未有的挑战。在CMOS工艺中设计的有源像素检测器的最新进展为使用无源传感器的成熟混合设计提供了有吸引力的替代方案。本文介绍了一个高压CMOS有源像素传感器的ATLAS跟踪器升级设计的研究。传感器被粘在可插入B层的读出芯片上。被测器件的像素比所附读出芯片的像素更小，输出信号中编码有关于命中CMOS像素的信息（子像素编码）。描述了将读出芯片中记录的命中映射到CMOS像素的测试光束测量，从而验证子像素编码。
2017-02-06 physics.ins-det
The NA62 GigaTracKer: a low mass high intensity beam 4D tracker with 65 ps time resolution on tracks
GigaTracKer（GTK）是CERN NA 62实验的光束光谱仪。该探测器具有具有挑战性的设计规格，特别是峰值粒子通量高达2.0 MHz/mm $^2$，单次命中时间分辨率小于200 ps，每个跟踪平面的材料预算为0.5% X $_0$。为了满足这些要求，特别是在硅混合时间戳像素技术和微通道冷却领域采用了新技术。本文介绍了检测器的设计和实现的性能报告。
2019-07-16 hep-ex 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
Evaluation of 3D pixel silicon sensors for the CMS Phase-2 Inner Tracker
CERN（欧洲核子研究中心）；FBK（意大利弗劳恩霍夫研究所）；CNM（纳米电子中心）
本文评估CMS二期内部径迹探测器用3D像素硅传感器，经辐照至1e16和1.6e16 n_eq/cm²后，探测效率仍高于96%，满足CMS要求。
2025-10-15 physics.ins-det
Development and operation of the CGEM Inner Tracker for the BESIII experiment
北京谱仪（BESIII）实验的数据采集延长至至少2030年，导致加速器和探测器都进行了升级。一个创新的圆柱形气体电子倍增器（CGEM）正在建设中，以升级内部跟踪器，这是遭受老化。CGEM内部追踪器（CGEM -IT）旨在恢复效率并增强次顶点位置的重建。在1 T的磁场中的重建需要模拟读出和对优于5 ns的时间分辨率的电子贡献。整个系统由大约10，000个电子通道组成，CGEM-IT最内层必须保持14 kHz/条带的峰值信号命中率。CGEM读出系统基于创新的TIGER ASIC，该ASIC采用110 nm CMOS技术制造。一个特殊的读出链组成的GEM读出卡（GEMROC）的数据采集开发。自2020年1月以来，三层中的两层配备了最后的电子设备，一直在北京运行，在一个测试设施中收集宇宙射线数据，由于疫情，该测试设施由意大利集团远程控制。由于无法对圆柱形探测器进行进一步测试，2021年7月，在CERN进行了一次测试，最终的电子配置在一个由四个三重GEM平面探测器组成的小型原型上。在本报告中，将介绍CGEM-IT项目的总体状况，特别强调测试梁数据收集的结果。
2022-12-21 hep-ex physics.ins-det
Beam tests of an integrated prototype of the ATLAS Forward Proton detector
ATLAS正向质子（AFP）探测器旨在测量从ATLAS相互作用点以小角度散射的质子。为此，3D硅像素跟踪模块和Quartz-Cherenkov飞行时间（ToF）探测器的组合安装在ATLAS两侧距离交互点210米处。2014年11月和2015年9月，在CERN-SPS试验束设施进行了使用AFP原型探测器的束流测试，该原型探测器结合了跟踪和定时子探测器以及共同读出，以完成系统集成并研究探测器性能。成功实现了跟踪-定时一体化。在传感器倾斜14°时，观察到良好的跟踪器命中效率超过99.9%，如AFP所预见的。在短像素方向上，50 μm间距的空间分辨率为每个像素平面5.5 +/- 0.5 μm，对于14°的全四平面跟踪器为2.8 +/- 0.5 μm，大大超过AFP要求的10 μm。定时探测器也显示出良好的命中效率超过99%，并且对于具有两个串联石英棒（最终AFP尺寸的一半）的ToF原型探测器，发现35 +/- 6 ps的全系统时间分辨率没有专门的优化，满足初始低光度AFP运行的要求。
2016-11-02 physics.ins-det
To catch a long-lived particle: hit selection towards a regional hardware track trigger implementation
在对撞机实验中对新现象的传统搜索往往集中在相互作用点产生的快速粒子上，并且迅速衰减。新的物理模型包括长寿命粒子，这些粒子在衰变之前在探测器中行进了相当长的距离，这提供了一个有趣的替代方案，特别是考虑到目前LHC实验中缺乏新现象，并且可以解决标准模型未回答的问题。长寿命粒子具有独特的实验特征，虽然使它们与其他过程明显不同，但也可能使它们对当前的数据采集方法不可见。需要有针对长寿命粒子的特定触发策略。在本文中，我们研究了使用跟踪器的信息在触发水平，以确定位移签名。我们提出了两种方法，可以实现在硬件级：一个基于Hough变换，另一个基于模式匹配与模式训练的位移轨迹。
2019-10-21 hep-ex physics.ins-det
MLPF: Efficient machine-learned particle-flow reconstruction using graph neural networks
National Institute of Chemical Physics and Biophysics（国家化学物理与生物物理研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；European Center for Nuclear Research（欧洲核子研究中心）
在通用粒子探测器中，粒子流算法可用于通过组合来自量热计和跟踪器的信息来重建事件的全面粒子级视图，从而显著提高对喷流和缺失的横向动量的探测器分辨率。鉴于欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）计划进行高亮度升级，有必要重新审视现有的重建算法，并确保物理和计算性能在具有许多同时质子-质子相互作用（堆积）的环境中足够。机器学习可以提供非常适合异构计算平台的计算高效事件重建的前景，同时显著提高粒度检测器的基于规则的算法的重建质量。我们介绍MLPF，一种新型的，端到端的可训练，机器学习的粒子流算法的基础上并行化，计算效率高，可扩展的图形神经网络优化使用多任务目标模拟事件。我们报告的物理和计算性能的MLPF算法的Monte Carlo数据集上的顶夸克-反夸克对质子-质子碰撞的条件类似于预期的高亮度LHC。MLPF算法相对于基于规则的基准算法改进了物理响应，并在高堆积环境中展示了计算可扩展的粒子流重建。
2021-06-09 cs.LG hep-ex physics.data-an
Commissioning of the MEG II tracker system
Paul Scherrer研究所（PSI）的MEG实验代表了研究带电轻子变味（cLFV）$μ^+ \rightarrow e^+ γ$衰变的最新技术水平。在第1阶段，MEG为$\mbox{BR}(μ^+ \rightarrow e^+ γ) < 4.2 \times 10^{-13}$设定了新的世界最佳上限（90% C.L.）。在第二阶段MEG II中，实验的目标是与之前的MEG结果相比，达到大约一个数量级的灵敏度增强。新型圆柱漂移室（CDCH）是MEG II的关键探测器。CDCH是具有高粒度的低质量单体积检测器：9层192个漂移单元，几mm宽，由立体配置中的$\sim 12000$线限定，用于纵向命中定位。填充气体混合物为氦气：异丁烷（90：10）。总辐射长度为$1.5 \times 10^{-3}$ $\mbox{X}_0$，从而使多重库仑散射（MCS）贡献最小化，并允许单击分辨率$< 120$ $μ$ m以及分别为6 mrad和90 keV/c的角和动量分辨率。本文介绍了在INFN莱切的布线阶段和INFN比萨的组装阶段之后，PSI的CDCH调试活动。介绍了端盖的制备、高压试验和真空室的调节，以达到最终的稳定工作点。鉴于在2018年和2019年工程运行期间使用宇宙射线和$μ^+$束进行的首次数据采集，描述了MEG II实验装置的集成。还示出了第一气体增益结果。所有升级的探测器和…
2020-05-05 hep-ex physics.ins-det
Characterisation of novel thin n-in-p planar pixel modules for the ATLAS Inner Tracker upgrade
鉴于大型强子对撞机（HL-LHC）的高亮度阶段将于2026年左右开始运行，ATLAS实验的跟踪系统的重大升级正在筹备中。预计中子当量注量可达2.4 * 1 e16 1 MeV neq./在像素检测器的最内层处的cm 2构成了最严峻的挑战。由于其低材料预算和高电荷收集效率照射后，薄平面像素传感器制成的模块是有前途的候选人，这些层的仪器。为了优化传感器布局以减小50 * 50 μm2的像素单元尺寸，正在进行TCAD器件模拟以研究照射前后的电荷收集效率。此外，厚度为100-150 μm的传感器与FE-I4读出芯片互连，该芯片采用上一代像素单元尺寸为50 * 250 μm2，并在CERN-SPS和DESY设施中使用测试光束进行了表征。各种设计的传感器的性能，辐照通量高达1 * 1 e16 neq./ cm 2，在电荷收集和命中效率方面进行比较。在HL-LHC的寿命期间，可以预见两个最里面的像素层的替换。更换需要几个月的干预，在此期间，其余的探测器模块无法冷却。将它们保持在室温下，从而引起退火。辐照模块的性能将用试验束运动和在较高温度下加速退火的方法进行研究。
2018-01-09 hep-ex physics.ins-det
Three-Dimensional Triplet Tracking for LHC and Future High Rate Experiments
命中组合问题是高速率实验中航迹重构和触发的主要难题。在强子对撞机的命中占主导地位的部分是由于低动量轨道的多次散射（MS）的影响占主导地位的命中分辨率。MS也是低能量精度实验中命中混淆和跟踪不确定性的主要来源。在MS占主导地位的所有这样的环境中，可以通过使用由像素检测器提供的三维（3D）命中三元组来大大简化轨迹重建和拟合。这种简化是可能的，因为如果提供高精度空间信息，则轨道不确定性仅由MS确定。在螺线管磁场中跟踪探测器时，命中三元组的拟合特别简单。过约束3D三元组方法提供了一套完整的跟踪参数，并且对假命中组合具有鲁棒性。三元组方法非常适合像素检测器，其中命中可以被视为3D空间点。随着相对便宜和工业上可用的CMOS传感器的出现，高粒度全尺寸像素跟踪探测器的构建似乎也有可能用于LHC或未来高能（强子）对撞机的实验。在本文中，跟踪性能研究的全面像素检测器，包括其优化的三维三重跟踪，提出。不同类型的跟踪器的几何形状和不同的重建方法所获得的结果进行了比较。潜在的减少跟踪层的数量和-随着-使用这种新的跟踪概念的材料预算进行了讨论。使用三维三重跟踪触发和快速在线重建的可能性突出。
2014-08-23 hep-ex physics.ins-det
A Pixel Detector for Level-1 Triggering at SLHC
我们报告的初步设计研究的像素探测器CMS在超级大型强子对撞机。这些研究的目的是调查设计内部跟踪器像素探测器的可能性，其数据可用于在第一级触发时选择事件。所考虑的检测器由两层20 × 50 × 10 μ m3的像素组成，彼此径向非常接近，使得两层之间的命中的重合相当于轨道横向动量（pT）切割。这种削减减少了大量的低动量数据预计在SLHC，同时保持跟踪效率非常高的高pT轨道。这种探测器的性能的初步结果。
2005-10-25 physics.ins-det
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
Optimizing momentum resolution with a new fitting method for silicon-strip detectors
探索了一种新的拟合方法，用于硅条跟踪器在恒定磁场中的径迹动量重建。相对于标准拟合的动量分辨率的大幅增加。关键点是对每次命中使用现实的概率分布（异方差性）。两种不同的方法用于拟合，第一种方法为每个命中引入有效方差，第二种方法实现极大似然搜索。追踪器型号与PAMELA追踪器相似。将PAMELA探测器的两侧模拟为动量重建装置。其中一个类似于在运行实验中大量使用的硅微带探测器。两种不同的位置重建用于标准拟合，即$η$算法（最佳算法）和两条重心。在动量分辨率中获得的增益被测量为虚拟磁场和两个标准拟合所需的虚拟信噪比，以达到与两种新方法中最好的重叠。对于最佳侧，虚拟磁场必须相对于真实场增加1.5倍以达到重叠，而对于另一侧，虚拟磁场必须增加1.8倍。对于高噪声侧，增量必须为1.8和2.0。信噪比具有类似的增加，但仅对于$η$算法。信噪比对与重心的拟合没有影响。非常重要的结果是，如果检测层的数量N增加，我们的方法提供了一个动量分辨率与N线性增长，远远高于标准拟合的增长作为$\sqrt{N}$。
2018-06-14 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
Reconstruction of Charged Particle Tracks in Realistic Detector Geometry Using a Vectorized and Parallelized Kalman Filter Algorithm
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）最具挑战性的计算问题之一是在事件重建过程中寻找和拟合粒子轨迹。今天LHC使用的算法依赖于卡尔曼滤波，它在逐步建立物理轨迹的同时，结合了材料效应和误差估计。认识到需要更快的计算吞吐量，我们已经适应了卡尔曼滤波器为基础的方法高度并行，众核SIMD和SIMT架构，现在流行的高性能硬件。之前，我们在英特尔至强、英特尔至强融核和（在一定程度上）NVIDIA GPU上观察到了显著的并行加速，物理性能与CMS标准跟踪相当。虽然早期的测试是基于理想化的桶形探测器内部发生的人工事件，但我们随后证明，我们的mkFit软件成功地从CMS-2017跟踪器的几何精确表示中发生的复杂模拟事件（包括探测器堆积）中构建跟踪。在这里，我们报告mkFit在计算和物理性能方面的进展，以及与CMS生产软件集成的进展。最近，我们已经提高了整体效率的算法，保留在一个相对较早的阶段，而不是试图将它们扩展到许多层的短道候选人。此外，mkFit以前会产生过多的重复磁道;现在这些磁道在额外的处理步骤中被显式删除。我们证明，通过这些增强，mkFit成为CMS跟踪的第一次迭代的合适选择，并最终为以后的迭代以及。我们计划在LHC运行3期间在CMS高水平触发器中测试此功能，最终目标是在CMS HLT和HL-LHC CMS跟踪器的离线重建中使用它。
2020-07-09 hep-ex physics.ins-det
Depleted Fully Monolithic Active CMOS Pixel Sensors (DMAPS) in High Resistivity 150~nm Technology for LHC
耗尽型单片CMOS有源像素传感器（DMAPS）已被开发用于高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）环形LHC装置内跟踪器（ATLAS ITk）像素探测器的外层。使用150 nm CMOS技术在高电阻率（> 2 k $Ω$ $cm^2$）晶片上制造了两个原型。芯片尺寸与当前ATLAS像素探测器读出芯片的尺寸相当。其中一个原型用于详细表征传感器和DMAPS的模拟读数。另一个是一个完全单片DMAPS，包括快速读出数字逻辑，处理所需的命中率。为了在传感器体积内产生强的均匀电场，测试晶片的减薄。用X射线照射原型，总电离剂量（TID）为50 Mrad，用中子照射原型，总电离剂量（TID）为$10^{15}$ $n_{eq}/cm^2$的非电离能量损失（NIEL）。模拟读出电路在TID辐照后保持其性能，并且在NIEL辐照后，在> $10^7$噪声占用下的命中效率高达98.9%。
2018-03-25 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
Optimization of thin n-in-p planar pixel modules for the ATLAS upgrade at HL-LHC
ATLAS实验将在2025年左右进行，鉴于LHC（HL-LHC）的高亮度阶段，将用新的5层像素系统替换跟踪系统。薄的平面像素传感器是有希望的候选人，仪器的新的像素系统的最里面的区域，由于减少的贡献，材料预算和高电荷收集效率照射后。传感器的厚度为50-150 $μ$ m，互连到FE-I4读出芯片，其特征在于与放射源和束流测试。特别地，已经研究了有源边缘传感器。两个不同版本的边缘设计的性能进行了比较：第一个与偏置环，第二个只有一个浮动保护环已实施。还研究了在$10^{15}$ \neqcm的能量密度下辐照后边缘处的命中效率。高度分段的传感器将代表在HL-LHC像素系统的前向区域中的跟踪的挑战。为了在高伪快度值下再现50 × 50 $μ$ m $^2$像素的性能，在相对于短像素方向的高入射角下的射束测试中在照射之前和之后研究了FE-I4兼容平面像素传感器。在这种配置中的命中效率的结果进行了讨论，为不同的传感器厚度。
2017-01-12 physics.ins-det
Performance of Thin Planar \textit{n-on-p} silicon pixels after HL-LHC radiation fluences
大型强子对撞机（LHC）实验之一ATLAS的跟踪探测器将在2024-2026年进行升级，以应对高亮度LHC（HL-LHC）具有挑战性的环境条件。LPNHE与FBK和INFN合作，生产了130 μ m厚的$μ$硅像素传感器，该传感器可以承受HL- LHC预期的大粒子注量，同时以优异的命中效率高速率传输数据。这种传感器进行了测试之前和之后的照射在欧洲粒子物理研究所和DESY的束流，和它们的性能本文介绍。束流测试数据表明，这些探测器适用于未来ATLAS跟踪器中预见的平面传感器的所有层：对于注量$Φ\lesssim 7\times10^{15}\rm{n_{eq}/cm^2}$，命中效率大于97\%，并且模块功耗在规定的限制内。在注量为$Φ= 1.3\times10^{16}\rm{n_{eq}/cm^2}$时，命中效率仍高达88%，电荷收集效率约为30%.
2019-09-05 hep-ex physics.ins-det
End-to-end multi-particle reconstruction in high occupancy imaging calorimeters with graph neural networks
Manchester Metropolitan University（曼彻斯特城市大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Staffordshire University（斯塔福德郡大学）
我们提出了一个端到端的重建算法，以建立粒子候选人从下一代颗粒量热仪类似的CMS检测器的高光度升级预见的检测器命中。该算法利用了一个距离加权图神经网络，训练对象凝聚，图形分割技术。通过单次激发方法，重建任务与能量回归配对。我们描述的重建性能方面的效率，以及在能源分辨率。此外，我们展示了我们的方法的喷注重建性能，并讨论了其推理计算成本。据我们所知，这项工作是有史以来第一个例子的单次拍摄量热重建的${\cal O}(1000)$粒子在高光度条件下与200堆积。
2022-09-30 cs.CV cs.LG hep-ex
Thin n-in-p planar pixel modules for the ATLAS upgrade at HL-LHC
ATLAS实验将对跟踪系统进行重大升级，因为预计LHC（HL-LHC）的高亮度阶段将于2025年左右开始。薄的平面像素模块是有希望的候选人，仪器新的像素系统，由于减少的贡献，材料预算和高电荷收集效率照射后。新的设计的像素单元，具有优化的偏置结构，已实现在n-in-p平面像素生产与传感器厚度为270微米。使用束流测试，在命中效率的增益作为接收到的辐照注量的函数进行了研究。未来的薄平面像素传感器的生产前景将进行讨论，重点是薄传感器的厚度为100和150 μ m和一种新的设计与优化的偏置结构和小像素单元（50 μ m × 50 μ m和25 μ m × 100 μ m）。这些尺寸是预见到的新的ATLAS读出芯片在65纳米CMOS技术和精细分割将代表在HL-LHC的像素系统的前向区域中的跟踪的挑战。为了预测50 μ m × 50 μ m像素在高eta下的性能，在相对于短像素方向的高入射角下的射束测试中，在照射之前和之后研究了FE-I4兼容平面像素传感器。将显示簇形状、电荷收集和命中效率的结果。
2016-05-02 physics.ins-det
Evaluation of a large-area double-sided silicon strip detector for quality assurance in ion-beam radiotherapy
University of Cologne（科隆大学）；GSI GmbH（德国重离子研究中心）
该研究评估了一种用于离子束放疗质量保证的大面积双面硅条探测器，验证其在高计数率下的性能，实现了高效率的粒子轨迹重建。
2025-12-18 physics.ins-det physics.med-ph
Development of AC-LGAD detector with finer pitch electrodes for high energy physics experiments
本文研发了面向高能物理实验的精细间距AC-LGAD探测器，通过优化参数制备了条形和像素传感器，测试表明其具备良好的信号幅度、时间与空间分辨率及探测效率。
2023-05-21 hep-ex physics.ins-det
AMS tracking in-orbit performance
AMS-02是一台高精度磁谱仪，用于测量GeV至TeV能量范围内的宇宙射线。它的跟踪器由九层双面硅微带传感器组成。它们被用来定位宇宙射线在0.14 T磁场的圆柱形磁铁的轨迹，从而测量它们的刚度$p/Z$和电荷符号。此外，它们还提供绝对电荷$|Z|$的高分辨率测量。该探测器的设计是在空间工作，每次撞击的位置分辨率约为10 $μ$ m，电荷识别能力高达$Z=26$。在这次演讲中，我描述了该探测器组件的轨道性能及其对光谱仪整体性能的影响。
2015-09-07 hep-ex physics.ins-det
The new drift chamber of the MEG II experiment
本文介绍了MEG II圆柱漂移室（CDCH），它是MEG第二阶段的关键探测器，其目标是对带电轻子味破坏$μ^+ \rightarrow \mbox{e}^+ γ$衰变达到$6 \times 10^{-14}$量级的灵敏度。CDCH旨在克服MEG $\mbox{e}^+$跟踪器的局限性，并保证在高速率下的正确操作和长期探测器稳定性。CDCH是具有高粒度的低质量独特体积检测器：9层192个漂移单元，几mm宽，由立体配置中的$\approx 12000$线限定，用于纵向命中定位。总辐射长度为$1.5 \times 10^{-3}$ $\mbox{X}_0$，从而使多重库仑散射（MCS）贡献最小化，并允许110 $μ$ m的单次命中分辨率和130 keV/c的动量分辨率。CDCH与MEG II实验装置的集成将于今年开始。
2020-05-05 hep-ex physics.ins-det
Enabling searches for long-lived particles at a future 10 TeV Muon Collider
The Enrico Fermi Institute, The University of Chicago（芝加哥大学恩里科·费米研究所）
该研究探讨了在10 TeV缪子对撞机中通过放宽时间要求来提高长寿命粒子探测灵敏度的方法。
2026-09-17 hep-ex physics.ins-det
Development of FTK architecture: a fast hardware track trigger for the ATLAS detector
快速跟踪器（FTK）是ATLAS触发系统的拟议升级，它将以完整的1级输出速率运行，并在2级处理开始时在整个探测器上提供高质量的重建轨迹。FTK通过利用关联存储器（AM）的大规模并行性来解决跟踪所固有的组合挑战，该关联存储器可以同时将内部检测器命中与数百万个预先计算的模式进行比较。通过使用预先计算的线性化拟合常数并利用现代商业FPGA中的快速DSP，进一步简化了匹配模式内的跟踪问题。总的来说，FTK能够计算事件中所有轨道的螺旋参数，并在大约一毫秒内应用高质量的切割。通过采用流水线架构，FTK能够以Level-1速率连续工作而没有死区时间。系统设计的定义和研究使用ATLAS全仿真。重建质量评估为零堆积的单个μ子事件，以及WH事件在LHC设计光度。FTK的结果进行了比较与离线算法的跟踪能力。
2009-10-06 hep-ex physics.ins-det
Muon Track Reconstruction in the Scintillator Phase of SNO+
本文针对SNO+闪烁体阶段缺乏μ子径迹探测器的问题，提出一种利用高光子采样率和PMT最快光子路径假设的μ子径迹重建新方法，以改进μ子诱发本底的排除能力。
2024-03-28 hep-ex physics.ins-det
Identifying Merged Tracks in Dense Environments with Machine Learning
高密度环境中的跟踪在LHC的许多物理分析中起着重要的作用。在这样的环境中，当两个几乎共线的粒子通过ATLAS像素探测器和半导体跟踪器时，它们可能会产生相同的命中。如果两个粒子充分共线，则可能仅创建单个轨迹候选，称为“合并轨迹”，导致跟踪效率降低。这些会议记录显示了一种可能的新技术，该技术使用提升决策树将重建的轨道分类为合并。这种新方法的一个应用是恢复高横向动量三分支$τ$衰变中的重建轨道的数目，导致增加的$τ$重建效率。观察到的错误率很小。
2019-10-21 hep-ex physics.ins-det
Performance of active edge pixel sensors
为了应对高亮度大型强子对撞机的恶劣条件，ATLAS内部跟踪器必须进行升级，以满足辐射硬度、堆积和几何验收方面的要求。有源边缘技术可减少传感器边缘的不敏感区域，这要归功于离子蚀刻沟槽，避免了标准机械切割工艺产生的晶体损伤。LPNHE和FBK代工厂设计并生产了具有有源边缘的薄型平面n-on-p像素传感器。两个探测器模块原型，由连接到FE-I4 B读出芯片的像素传感器组成，已经在CERN和DESY进行了光束测试。在本文中，这些模块的性能报告。特别是横向延伸的检测体积，超出像素区域，进行了研究，结果表明高命中效率也在检测器边缘，即使在保护环的存在下。
2017-04-04 hep-ex physics.ins-det
A custom readout electronics for the BESIII CGEM detector
为了计划于2018年升级BESIII谱仪的内部跟踪器，目前正在开发一种基于创新的圆柱形气体电子倍增器（CGEM）探测器的轻型跟踪器。CGEM的模拟读出使得能够使用电荷质心算法来将空间分辨率提高到优于130 μ m，同时将间距带放宽到650 μ m，这允许将通道的总数减少到约10000。这些通道由160个专用集成64通道前端ASIC读出，提供时间和电荷测量，并具有全数字输出。能量测量值从超过阈值的时间（ToT）或信号峰值幅度的10位数字化中提取。事件的时间由四缓冲低功耗TDC生成，允许每个通道的速率超过60 kHz。TDC基于模拟插值技术，并以优于50 ps的时间分辨率产生事件的时间戳（或两个，如果在ToT模式下工作）。基于CSA和CR-RC 2整形器的前端噪声主导通道固有时间抖动，其r.m.s.小于5 ns。命中的时间信息可以用于重建轨迹路径，将检测器操作为小TPC，并且因此当云的分布由于大入射角或磁场而非常宽时提高位置分辨率。事件数据由非检测器主板收集，其中每个GEM-ROC读出卡处理4个ASIC载体PCB（512个通道）。探测器外电子设备和基于脆弱海洋生态系统的数据收集卡之间的配置上传和数据读出由双向光纤链路管理。
2017-06-28 physics.ins-det
The impact of applying WildCards to disabled modules for FTK pattern banks on efficiency and data flow
在线选择是从大型强子对撞机（LHC）ATLAS探测器内的大量碰撞中收集最相关碰撞的重要步骤。Fast TracKer（FTK）是一种基于硬件的跟踪查找器，旨在大大提高ATLAS触发系统通过基于跟踪的签名识别有趣物理过程的能力。FTK在每个1级触发之后用$ p_{\textrm T}>1 $ GeV重建所有磁道，使得高级触发系统在早期阶段获得对磁道信息的访问。FTK轨迹重建从模式识别步骤开始。在八个可能的检测器层中的七个中发现了命中的模式。在LHC运行期间经常遇到的禁用探测器模块导致效率损失。为了恢复效率，在FTK系统中实现了通配符（WC）算法。WC算法恢复了低效率，但也导致高组合背景，从而增加了FTK系统中的数据量，可能超过硬件限制。为了克服这一点，本文开发和研究了一种改进的模式选择算法。
2020-10-08 hep-ex physics.ins-det
TCAD simulations of pixel sensors for the ATLAS ITk upgrade and performance of annealed planar pixel modules
为了使大型强子对撞机的高亮度阶段在2026年左右开始运行，ATLAS内部跟踪器（ITk）的重大升级正在准备中。由于其低功耗和高电荷收集效率照射后，薄平面像素模块是仪器的基本选择，除了最内层的像素检测器。为了优化像素单元尺寸为$50\times50\,μm^2$的传感器布局，正在进行TCAD模拟。电荷收集效率，电子噪声和电场特性进行了研究。在TCAD模拟中采用辐射损伤模型来估计辐照前后的性能。使用辐照通量高达5 $\times10^{15}\,$ n $_\text{eq}$ /cm $^2$的传感器，估计维护期间ITk像素探测器在室温下储存时间的影响。$100-150\,μm$厚度的像素传感器，与像素尺寸为$50\times250\,μm^2$的FE-I4读出芯片互连，使用CERN SPS和DESY的测试光束设施进行表征。在室温下退火长达一年的电荷收集和命中效率进行了比较。
2018-10-24 hep-ex physics.ins-det
