ATLAS Upgrade for the HL-LHC: meeting the challenges of a five-fold increase in collision rate
随着LHC在7 TeV成功收集数据，计划正在积极推进一系列升级，最终导致大约10年后的高亮度LHC（HL-LHC）项目中LHC设计亮度的五倍。处理高瞬时和积分亮度将需要对ATLAS探测器进行许多更改。这些设计正在迅速发展，包括一个全新的内部跟踪器，量热计和μ子系统的重大变化，以及改进的触发器。本文总结了在HL-LHC的预期环境和各种改进的ATLAS探测器的状态。
2012-01-26 hep-ex physics.ins-det
Commissioning ATLAS Trigger
在大型强子对撞机（LHC）的ATLAS实验将面临的挑战，有效地选择感兴趣的候选事件在$pp$碰撞在14 TeV的质心能量，同时拒绝大量的背景事件。因此，它配备了三级触发系统。第一级是基于硬件的，使用粗粒度量热计信息和快速读出μ子室。基于软件的第二级和第三级触发器需要将第一级触发器输出速率从约75 kHz降低到约200 Hz，并写入大容量存储器。本文将对该系统的调试进展情况进行综述。
2008-10-20 hep-ex physics.ins-det
The Performance and Development of the Inner Detector Trigger Algorithms at ATLAS for LHC Run 2
升级到ATLAS触发器的LHC运行2，包括新重新实现的跟踪算法的设计和性能的描述。剖析基础设施，构造提供及时的反馈，从优化过程中描述，包括用于监控相对性能的改进，因为代码的发展方法。在LHC运行2中收集的第一批数据上的触发器的性能。
2015-11-03 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Level-1 Trigger with Cosmic Rays
欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的ATLAS探测器将暴露在40兆赫的质子-质子碰撞中。设计了一个三级触发系统，以选择潜在的感兴趣的事件，并将输入速率降低到100-200 Hz。第一触发电平（LVL 1）在定制的电子设备中实现，第二和第三触发电平在软件中实现。基于热量计信息和专用μ子触发探测器中的命中，LVL 1决定由中央触发处理器做出，产生小于100 kHz的输出速率。在此阶段，触发决策的允许延迟小于2.5微秒。ATLAS现场的最终LVL 1触发系统的安装工作正在全面展开，将于今年晚些时候完成。我们提出了一个状态报告的主要组成部分的第一级触发器和现场调试的完整的触发链与宇宙射线μ子。
2007-11-06 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
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
Operation of the ATLAS detector with first collisions at 7 TeV at the LHC
ATLAS实验已经成功记录到了由大型强子对撞机提供的能量为7 TeV的pp碰撞的能量超过300 nb^-1，效率为94%。我们描述的数据采集，触发，重建，校准，监测和光度测量的基础设施，使这成为可能。
2010-12-05 hep-ex physics.ins-det
The Upgrade of the ATLAS Electron and Photon Triggers towards LHC Run 2 and their Performance
电子和光子触发涵盖从5 GeV到几个TeV的横向能量是必不可少的信号选择在各种各样的ATLAS物理分析研究标准模型过程和寻找新的现象。例如，包括轻子和光子在内的末态在希格斯粒子的发现和测量中发挥了重要作用。专用触发器还用于收集校准、效率和伪率测量的数据。ATLAS触发系统分为基于硬件的（1级）和基于软件的高级触发器（HLT），这两个系统都在大型强子对撞机长期关闭期间进行了升级，为2015年的数据采集做准备。不断增加的亮度和更具挑战性的堆积条件以及更高的质心能量要求优化每个级别的触发选择，以控制速率并保持高效率。为了提高性能，在HLT中引入了多变量分析技术。ATLAS电子和光子触发器及其性能的演变，包括从LHC运行2操作的早期的初步结果。
2015-11-01 hep-ex physics.ins-det
A Highly Selective First-Level Muon Trigger With MDT Chamber Data for ATLAS at HL-LHC
高度选择性的触发器是必不可少的物理方案的ATLAS实验在HL-LHC的瞬时光度将是大约一个数量级大于LHC的瞬时光度运行1。由于电阻板和薄间隙触发室的中等动量分辨率，第一级μ子触发率由低于标称触发阈值的低动量μ子主导。使用精密μ子漂移管室的数据进行触发决策，可以充分降低HL-LHC的高触发率。这需要实现快速MDT读出链和具有至多6微秒的延迟的快速MDT轨道重构算法。快速读出链的硬件演示器已在CERN伽马辐照设施的HL-LHC操作条件下成功测试。在快速触发处理器上实现了快速航迹重建算法。
2016-04-26 hep-ex physics.ins-det
Performance of the upgraded PreProcessor of the ATLAS Level-1 Calorimeter Trigger
ATLAS Level-1量热仪触发器的预处理器通过数字化、同步和校准从ATLAS量热仪发送的模拟触发信号来准备这些信号，以重建横向能量沉积，然后将其用于进一步处理以识别事件特征。在2013年至2014年LHC第一次长时间关闭期间，预处理器的核心组件多芯片模块被升级版本所取代，这些升级版本采用现代ADC和FPGA技术，以确保在LHC运行2的高堆积环境中获得最佳性能。本文介绍了新的多芯片模块的特点，以及对信号处理的改进。
2020-11-12 hep-ex physics.ins-det
ATLAS upgrades for the next decades
在2010-2012年LHC在质心能量为7和8 TeV的成功运行之后，计划正在积极推进一系列加速器的升级，从现在开始大约十年后的高亮度LHC（HL-LHC）项目中达到高潮，提供五倍于LHC标称瞬时亮度的亮度水平。最终目标是在2035年左右将ATLAS和CMS的数据集从大约几百fb $^{-1}$扩展到3000 fb $^{-1}$。与此同时，实验需要与加速器保持同步，以适应这十年超过标称光度的运行。ATLAS目前的规划设想在LHC合并期间对探测器进行重大升级，以达到LHC的全部能量并进一步升级。应对HL-LHC瞬时和积分亮度以及相关辐射水平的挑战需要对ATLAS探测器进行进一步的重大更改。这些设计正在迅速发展，用于新的全硅跟踪器，量热计和μ子系统的重大升级，以及改进的触发器和数据采集。这份报告总结了各种改进的ATLAS探测器需要应付预期的演变LHC光度在这十年和未来。
2014-08-28 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
Expected performance of the upgrade ATLAS experiment for HL-LHC
大型强子对撞机（LHC）已经成功地提供了前所未有的质心能量为13 TeV的质子-质子碰撞数据。计划进行一次升级，以提高大型强子对撞机提供的瞬时光度，即所谓的HL-LHC，旨在每次实验提供总计3000 fb $^{-1}$至4000 fb $^{-1}$的数据。为了应对预期的数据采集条件，ATLAS计划对探测器进行升级。ATLAS协作组制作了六份技术设计报告（TDR）。在这些TDR的物理动机和这种升级的好处一起讨论的升级项目本身的细节。在这篇文章中，我们回顾了升级后的ATLAS探测器的预期性能和物理测量的预期范围，以及预计在HL-LHC数据采集结束时发现新物理的潜力。将显示在预期堆积条件下的对象重建的性能，包括完全重新优化的$b$标记算法。重要的基准物理预测，包括二-希格斯玻色子玻色子生产的敏感性将被讨论。
2018-09-06 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS Tau and Missing Energy triggers with 7 TeV proton proton collisions at the LHC
利用2010年春季在大型强子对撞机（LHC）上收集的{ \surd }s = 7 TeV质子-质子碰撞的数据，对ATLAS tau和丢失能量触发器的性能进行了研究。对tau和缺失横向能量触发的数据和蒙特卡罗模拟进行了比较。以及丢失的横向能量触发量与其离线重建的对应量之间的比较。Tau触发结果与来自蒙特卡罗模拟的预测比较良好。τ簇射形状的数量观察到轻微的偏差。目前正在研究造成这种差异的可能来源，例如对潜在事件的模拟。通过事件滤波器重建的缺失横向能量与离线结果具有良好的相关性。此外，碰撞数据和蒙特卡罗模拟的结果之间有很好的协议。
2010-10-05 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Electron and Photon Trigger Selection
LHC自2009年底启动以来，触发器调试工作正在如火如荼地进行。ATLAS触发器系统分为三个级别：基于硬件的第一级触发器，以及基于软件的第二级触发器和事件过滤器，统称为高级触发器（HLT）。最初，根据1级选择在线选择事件，运行HLT算法，但不拒绝任何事件。这是调试这些触发器以确保其正确运行并随后启用HLT选择的重要步骤。由于LHC亮度的增加和QCD截面的增大，这已成为从J/ $Ψ$、底、粲、W和Z衰变中选择轻子的重要步骤。本报告概述了电子和光子选择的触发性能。示出了与离线重建的在线选择变量的比较，以及与MC模拟的数据的比较，在该MC模拟上执行当前选择调谐。
2010-09-30 hep-ex physics.ins-det
Hardware-based Tracking at Trigger Level for ATLAS: The Fast TracKer (FTK) Project
物理碰撞在13 TeV预计在LHC与平均40-50质子碰撞每束交叉在标称条件下。触发级跟踪是在高堆积条件下控制速率同时保持相关物理过程的良好效率的重要工具。Fast TracKer是ATLAS探测器触发器升级的组成部分。对于通过1级触发器的每个事件（最大速率为100 kHz），FTK从硅探测器的所有通道接收数据，为高电平触发器提供跟踪信息，以确保选择对堆积具有鲁棒性。FTK执行基于硬件的轨道重建，使用基于使用定制芯片的关联存储器，设计用于以非常高的速度执行模式匹配。它在低分辨率（道路）下找到候选轨迹，这些轨迹是FPGA完成的全分辨率轨迹拟合的种子。将介绍FTK系统的概述，重点是模式匹配过程。此外，预期的性能和ATLAS触发系统内的FTK集成将进行讨论。
2015-12-17 hep-ex physics.ins-det
The software of the ATLAS beam pick-up based LHC monitoring system
ATLAS BPTX站由静电按钮拾取探测器组成，位于ATLAS两侧沿束管175 m处。该拾波器作为LHC束流仪器的一部分安装，并由ATLAS用于计时目的。来自ATLAS BPTX探测器的信号既用于触发系统，也用于LHC光束和定时信号的独立监控系统。监控软件以高精度测量碰撞和时钟之间的相位，以保证子检测器前端电子设备中最佳信号采样的稳定相位关系。它还测量单个束团的特性和光束的结构。本文介绍了BPTX监控软件，说明了其算法，并给出了几个监控显示实例。此外，还介绍了该监测系统在2008年9月第一期单梁运行期间的监测结果。
2009-09-29 hep-ex physics.ins-det
Silicon strip prototypes for the Phase-II upgrade of the ATLAS tracker for the HL-LHC
本文介绍了大型强子对撞机（LHC）二期升级的ATLAS探测器硅条跟踪器的集成结构，也被称为高亮度LHC（HL-LHC）。在这个建议的检测器硅带传感器被安排在高度模块化的结构，称为“板条”和“花瓣”。本文介绍了性能的结果，从最新的原型冷却壁在伯克利分校建成。这种新的双面原型由一个专门的核心结构组成，其中一个无屏蔽总线带嵌入在碳纤维铺层之间。详细讨论了原型的详细描述及其电气性能。
2013-10-01 hep-ex physics.ins-det
Performance and Quality Control of a Radiation-Hard 12-bit 40 MSPS ADC for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Trigger Readout Electronics Phase-I Upgrade at the LHC
为欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机ATLAS液氩量能器的触发读出电路第一阶段升级设计了一个抗辐射的四通道12位40 MSPS流水线模数转换器（ADC）。定制设计的最终版本，在商业130 nm CMOS工艺制造，提出并发现，以满足系统的模拟性能和辐射耐受性的要求。描述了17200 ADC的质量控制程序，并给出了结果。
2020-03-06 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 the ATLAS RPC detector and Level-1 muon barrel trigger at $\sqrt{s}=13$ TeV
大型强子对撞机（LHC）上的ATLAS实验采用了由一级硬件触发器（L1）和基于软件的高级触发器组成的触发系统。L1 μ子触发系统选择μ子候选者，将它们分配给正确的LHC束流交叉，并将它们分类为六个横向动量阈值类之一。L1 μ子触发系统使用连续板室（RPC）在ATLAS探测器的中心（桶）区域产生μ子诱导的触发信号。ATLAS RPC布置在六个同心层中，并在弯曲功率为1.5至5.5 Tm的环形磁场中工作。RPC探测器由约3700个气体体积组成，总表面积超过4000 m2 $^2$。本文报告了RPC探测器和L1 μ子桶触发器的性能，使用ATLAS实验在2018年以13 TeV的质心能量记录的60.8 fb $^{-1}$质子-质子碰撞数据。利用$Z$玻色子衰变为μ子对的方法研究了探测器和触发器的性能。RPC探测器的响应，效率和时间分辨率的测量报告。测量的L1 μ介子桶触发效率和速率，以及测量的μ介子候选人的选定样品的属性。RPC电流，计数率和平均雪崩电荷的测量使用零偏置碰撞。最后，RPC探测器的响应和效率进行了研究，在不同的高电压和前端的阈值设置，以外推探测器响应预期的高亮度LHC的高亮度。
2021-07-28 hep-ex physics.ins-det
Impact of the HL-LHC detector upgrades on the physics program of the ATLAS and CMS experiments
由于对撞机及其实验的优异性能，LHC已经获得了丰富的物理结果。在高亮度LHC（HL-LHC）阶段有望实现更多的结果。预计在10年的运行中，LHC的设计亮度将提高10倍，达到4000 fb-1。LHC的升级是由观察和测量稀有过程的前景所驱动的。高粒子产生率和辐射剂量导致对撞机实验的环境具有挑战性。ATLAS和CMS实验正在升级甚至更换几个探测器组件，以应对这种环境。在本报告中，将概述探测器升级及其对实验物理方案的影响。
2021-05-24 hep-ex physics.ins-det
Electron reconstruction and identification in the ATLAS experiment using the 2015 and 2016 LHC proton-proton collision data at $\sqrt{s}$ = 13 TeV
本文介绍了用于大型强子对撞机（LHC）ATLAS探测器中心区域电子重建和识别的算法;这些算法用于ATLAS物理分析，涉及最终状态的电子，并基于2015年和2016年由LHC在$\sqrt{s}$ = 13 TeV产生的质子-质子碰撞数据。电子重建，识别，隔离和电荷识别算法的性能进行评估的数据和模拟样品中使用的电子从$Z\rightarrow ee$和$J/ψ\rightarrow ee$衰变。在ATLAS物理分析中使用的电子重建，识别和隔离工作点的组合的典型例子。
2019-08-09 hep-ex physics.ins-det
Readiness of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter for LHC Collisions
ATLAS液氩量热计自2006年8月以来一直在连续运行。当时，只有部分量热计被读出，但自2008年初以来，所有量热计单元都已连接到ATLAS读出系统，为LHC碰撞做准备。本文概述了随机触发、校准数据、宇宙μ子和LHC束溅射事件现场测量的液氩量热计性能。检测器的操作，定时性能，电子噪声和增益稳定性的结果。来自辐射宇宙μ子和束溅射事件的高能量沉积物允许检查能量分辨率的固有常数项。利用最小电离宇宙μ子，在百分比水平上测量了电磁桶式量热计沿η（在φ上平均）响应的均匀性。最后，辐射μ子的电磁簇射的研究已被用来交叉检查的蒙特卡罗模拟。使用ATLAS读出，数据采集和重建软件获得的性能结果表明，液氩量热计是在LHC时代的黎明碰撞做好准备。
2010-05-25 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
Planar Pixel Sensors for the ATLAS tracker upgrade at HL-LHC
ATLAS平面像素传感器研发项目是17个研究所和80多名科学家的合作项目。他们的目标是探索高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）跟踪器升级的平面像素传感器的操作。本文总结了n-in-n和n-in-p像素传感器与ATLAS FE-I3和FE-I4读出芯片凸点键合的辐射研究成果。摘要包括放射源测试结果和从测试束测量中提取的跟踪效率。${2\cdot10^{16}} \text{n}_{\text{eq}}\text{cm}^{-2}$和${1\cdot10^{16}} \text{n}_{\text{eq}}\text{cm}^{-2}$（$1 \text{MeV}$中子当量）辐照的n-in-n和n-in-p模块的分析结果证实了平面像素传感器的操作用于未来应用。
2012-06-15 hep-ex physics.ins-det
Global Trigger Technological Demonstrator for ATLAS Phase-II upgrade
在LHC的ATLAS探测器将经历一个主要的第二阶段升级的高亮度LHC。这次升级影响到所有主要的ATLAS系统，包括触发器和数据采集系统。作为0级触发器系统的一部分，全局触发器使用全粒度热量计单元来执行算法，细化触发器对象并应用拓扑要求。全球触发器使用全球通用模块作为其设计的构建块。为了实现高输入和输出带宽以及强大的处理能力，全球通用模块将承载最先进的FPGA和光学模块。为了评估以高数据速率（高达28 Gb/s）运行的新一代光模块和FPGA，设计并测试了全球触发技术演示板。该板的主要硬件模块是Xilinx Virtex Ultrascale+9 P FPGA和一些光学模块，包括高速Finisar BOA和Samtec FireFly模块。已对分别以25.65和27.58 Gb/s运行的Finisar BOA和Samtec FireFly光模块进行了长期链路测试。成功的结果表明，良好的性能的光模块与FPGA通信时，已获得。本文提供了一个硬件概述和测量结果的技术演示。
2020-10-15 hep-ex physics.ins-det
Design and Evaluation of LAr Trigger Digitizer Board in the ATLAS Phase-I Upgrade
LHC升级计划在2021年至2023年的运行3期间提高瞬时光度。ATLAS液氩（LAr）量热计触发读出电子设备的第一阶段升级将在2019-2020年LHC第二次长时间关闭期间安装。在这次升级中，引入了所谓的超级单元，以从LAr量热计向1级触发处理器提供更高粒度、更高分辨率和纵向簇射形状信息。一个新的LAr触发数字化板（LTDB）将操纵和处理320个通道的超级细胞信号，并通过40个光纤链路将其传输到后端，在后端数据被进一步处理并传输到触发处理器。五对双向GBT链路用于ATLAS TDAQ系统中前端链路交换（FELIX）的慢速控制。LTDB还通过新的基准面将64个求和的模拟信号输出到当前塔构建器板。开发了一个测试系统，对LTDB的所有功能进行测试，并进行性能测量。设计了一个后端PCIe卡，该卡具有与ATLAS触发、时间和控制系统接口的电路。它可以控制注入信号的产生到LTDB的性能测试。它还配置和校准LTDB上的所有ASIC。
2018-06-22 hep-ex physics.ins-det
Exclusive measurements for SUSY events with the ATLAS detector at the LHC
我们目前在ATLAS进行的最新工作，用于重建超对称粒子在大型强子对撞机的衰变技术。我们专注于将应用于LHC数据的第一个fb-1的策略。
2008-10-14 hep-ex
Upgraded Electronics of the ATLAS Hadronic Tile Calorimeter for the High Luminosity LHC
ATLAS强子瓦量能器将对探测器上和探测器外的电子设备进行重大升级，为2026年大型强子对撞机（HL-LHC）的高亮度计划做准备，以便该系统能够应对HL-LHC增加的辐射水平和超时堆积。升级后的系统的探测器上电子设备将以40兆赫的速率不断地将所有光电倍增管信号发送到探测器外系统。探测器外的电子设备将把数据存储在管道缓冲器中，为ATLAS 0级触发系统产生数字强子塔和，并读出选定的事件。模块化探测器上的电子器件采用耐辐射的商用现成组件和冗余设计，以最大限度地减少单点故障。定时、控制和与探测器外电子设备的通信接口通过现代现场可编程门阵列和高达9.6 Gbps的高速光纤链路实现。
2020-02-15 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS Tau Trigger Performance during LHC Run 1 and Prospects for Run 2
强子τ衰变的触发对于ATLAS各种有趣的物理过程的分析至关重要。ATLAS tau触发器结合了跟踪探测器和量热计的信息，以识别强子衰变的tau轻子的特征。在预计将于2015年开始的第二轮运行中，触发策略将变得比以往任何时候都更加重要。在本文中，tau触发器的性能在运行1进行了总结，也概述了运行2 tau触发策略的发展。
2014-09-09 hep-ex
Expected Tracking Performance of the ATLAS Inner Tracker at the High-Luminosity LHC
为应对高亮度LHC每次束团交叉200次质子相互作用的挑战，ATLAS合作组将用全硅ITk替换现有内部探测器，适配软件实现高亮度下先进径迹重建，本文介绍其基于最新进展的预期性能。
2025-02-24 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
The Laser calibration of the Atlas Tile Calorimeter during the LHC run 1
本文介绍了在LHC第一次运行中使用的阿特拉斯强子瓦量热计的激光校准系统。首先，系统相关的读出电子学的稳定性进行了研究。该方法稳定，变异小于0.6%。然后，发展的方法来计算校准常数，以校正的增益的量热计光电倍增管的变化，进行了说明。这些常数的测定具有0.3%的统计不确定度和0.2%的热量计的中心部分和0.5%的端盖的系统不确定度。最后介绍了利用激光系统对瓦式量热仪定时错位的检测和校正。
2016-10-12 hep-ex physics.ins-det
The updated ATLAS Jet Trigger for the LHC Run II
在目前的关闭之后，LHC即将恢复运行，进入新的数据采集期，届时它将以更高的光度、事件率和质心能量运行。新的条件将对ATLAS在线触发重建和选择系统施加更苛刻的约束。为了应对这种增加的限制，ATLAS高级触发器，放置在第一个基于硬件的1级触发器之后，已经通过合并两个先前分离的基于软件的处理级别进行了重新设计。在新的联合处理层中，算法在相同的计算节点上运行，从而共享资源，最小化从检测器缓冲器的数据传输，并增加算法的灵活性。喷流触发软件选择包含高横向动量强子喷流的事件。它需要最佳的射流能量分辨率，以帮助拒绝压倒性的背景，同时保持良好的效率，为感兴趣的射流。特别是，这需要在ATLAS热量计中对三维能量沉积进行CPU密集型重建，以用作射流查找算法的基本输入。为了允许这种昂贵的重建步骤，开发了部分检测器读出方案，其有效地抑制了量热计的低活性区域并显著减少了所需的资源。本文介绍了射流触发器软件的总体结构及其物理性能。然后，我们专注于详细研究的算法的时间和性能的影响，全部和部分量热计读出计划。最后，我们展望了下一个大型强子对撞机数据采集期的喷气触发计划。
2018-01-30 hep-ex physics.ins-det
The Trigger of the ATLAS Experiment
由于高束流交叉和相互作用率以及潜在的大事件大小，LHC的实验挑战了数据采集和触发系统。在ATLAS实验中，采用了基于硬件和软件的多级触发系统来完成降低事件率的任务。这篇综述文章概述了ATLAS实验的触发器，强调了系统的设计原则和实现，并提供了更详细的信息参考。此外，第一触发性能的研究和ATLAS事件选择策略的前景。
2003-07-28 hep-ex
Summary of the trigger systems of the Large Hadron Collider experiments ALICE, ATLAS, CMS and LHCb
本白皮书综述了大型强子对撞机（LHC）实验ALICE、ATLAS、CMS和LHCb的触发系统，介绍其通用原理、最新进展及高亮度升级所需的新触发范式。
2024-07-24 hep-ex physics.ins-det
Performance of a First-Level Muon Trigger with High Momentum Resolution Based on the ATLAS MDT Chambers for HL-LHC
高选择性的第一级触发器对于充分利用高亮度LHC（HL-LHC）ATLAS实验的物理潜力至关重要。提出了一种新的μ子触发级的概念，该级采用精密监测漂移管（MDT）室，以显著提高第一级μ子触发的选择性。它基于现有MDT室的所有三层中的快速轨道重建，通过将第一级触发延迟延长至6微秒和HL-LHC更高的整体触发率所需的新MDT读出电子设备来实现。来自$pp$ -碰撞在$\sqrt{s} = 8\,\mathrm{TeV}$的数据被用来研究最小μ子横向动量分辨率，可以使用MDT精密腔室获得，并估计分辨率和效率的MDT为基础的触发。在所研究的所有扇区中发现分辨率优于$4.1\%$。在这种分辨率下，阈值为$18\,\mathrm{GeV}$的第一级触发器对于横向动量在桶中高于$24\,\mathrm{GeV}$且在端盖区域中高于$20\,\mathrm{GeV}$的μ子变得完全有效。
2015-11-30 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS muon triggers in Run 2
利用2015-2018年在大型强子对撞机运行2中收集的质子-质子（$pp$）和重离子（HI）碰撞数据评估了ATLAS μ子触发系统的性能。它主要是使用事件包含一对介子从$Z$玻色子的衰变，以涵盖25 GeV和100 GeV之间的中间动量范围进行评估。总的来说，单μ子触发器的效率在桶区域中约为68%，在端盖区域中约为85%。利用$J/ψ$介子、$W$玻色子和顶夸克衰变产生的μ子扩展了确定效率的$p_{\text{T}}$范围。在HI碰撞数据的性能进行了测量，并显示出良好的协议与$pp$碰撞中获得的结果。μ子触发器显示出均匀和稳定的性能，与详细模拟的预测吻合良好。具有运动学选择的专用多μ子触发器为美容，夸克和低质量物理学研究提供了支柱。这些触发器的设计，演变和性能进行了详细讨论。
2021-01-08 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS beam pick-up based timing system
ATLAS BPTX站由静电按钮拾取探测器组成，位于ATLAS两侧沿束管175 m处。该拾波器作为LHC束流仪器的一部分安装，并由ATLAS用于计时目的。BPTX信号在ATLAS中的用途是双重的：它们既用于触发系统，也用于LHC束流监测。当束流通过ATLAS时，BPTX信号通过一个常数分数的触发器进行鉴别，以提供一个1级触发。此外，BPTX探测器被用于LHC聚束和定时信号的独立监测系统。BPTX监控系统以优于100 ps的精度测量碰撞和时钟之间的相位，以保证子检测器前端电子设备中最佳信号采样的稳定相位关系。除了监测这一阶段外，还测量各个聚束的特性，并确定光束的结构。2008年9月10日，第一束LHC光束到达ATLAS实验。在这段时间的光束，ATLAS BPTX系统被广泛用于时间的子探测器的读出。在本文中，我们介绍了BPTX系统的性能及其对第一批大型强子对撞机光束的测量。
2009-05-22 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
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
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
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
CentOS Linux for the ATLAS MUCTPI Upgrade
一个新的μ子到中央触发处理器接口（MUCTPI）是作为欧洲核子研究中心大型强子对撞机下一次运行的ATLAS 1级触发系统升级的一部分而建造的。MUCTPI有208个高速光学串行链路，用于接收来自μ子触发探测器的μ子候选。三个高端FPGA用于μ子候选的实时处理，用于将触发信息发送到触发系统的其他部分，以及用于将摘要信息发送到数据采集和监测系统。片上系统（SoC）用于MUCTPI的硬件和操作的控制、配置和监控。SoC由FPGA部分和处理器系统组成。FPGA部分提供与处理FPGA的通信，而处理器系统运行用于与ATLAS实验的运行控制系统通信的软件。在本文中，我们将描述我们的经验与运行CentOS Linux的SoC。交叉编译与现有的框架一起构建的ATLAS触发器和数据采集（TDAQ）软件正在使用，以允许部署的TDAQ软件直接在SoC上。
2020-10-15 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
Performance of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter after three years of LHC operation and plans for a future upgrade
ATLAS实验旨在研究欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）产生的质子-质子碰撞。液氩取样量热计用于所有的电磁量热以及端盖中的强子量热。在2004- 2006年安装之后，在2009年第一次碰撞之前的三年时间里，使用宇宙射线和单个LHC光束，对量热计进行了广泛的调试。从那时起，在前所未有的质心能量下收集了大约27 fb $\mathbf{^{-1}}$的数据。在所有这些阶段中，量热计及其电子设备几乎一直处于最佳状态，性能非常接近规格。本文涵盖了这些头几年业务的所有方面。在发现难以捉摸的希格斯玻色子的背景下，特别提出了所取得的优异性能。未来的计划，以保持这种性能，直到LHC计划结束也提出。
2013-07-04 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS Trigger System for LHC Run 3 and Trigger performance in 2022
本文概述了LHC第二次长期停机期间ATLAS触发与数据采集系统的升级，展示了2022年调试期质子-质子碰撞的触发性能，并预测了第三期运行剩余时间的预期表现。
2024-07-25 hep-ex
Performance of the ATLAS Minimum Bias Trigger in pp collisions at the LHC
ATLAS实验的早期物理计划包括测量质子质子碰撞的基本性质，如带电粒子多重性，以约束LHC能量体系中软相互作用的唯象模型。一个具有包容性和充分理解的触发因素对于尽量减少事件选择中任何可能的偏差至关重要。ATLAS实验使用两种互补类型的最小偏差触发器。对2.1< |eta| <3.8的前向区域敏感的闪烁体触发器已被证明可有效地选择质子质子碰撞，而基于内跟踪探测器中计数命中的触发器已提供了有用的对照样本。这些触发器和检测器的性能和效率测量将被提出。
2010-09-30 hep-ex
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
Design of a "Digital Atlas Vme Electronics" (DAVE) Module
ATLAS-SCT开发了一种新的ATLAS触发卡，“数字阿特拉斯Vme电子”（“DAVE”）。该单元旨在提供一系列通用的接口和逻辑资源，包括一个大型FPGA。它连接VME总线和USB主机。DAVE旨在提供精确的ATLAS CTP（ATLAS中央触发器处理器）功能，随机触发，简单和复杂的死区时间，ECR（事件计数器复位），BCR（束计数器复位）等正在生成，以提供完全相同的条件，在独立运行中经历的组合运行。DAVE提供了额外的硬件和大量的免费固件资源，允许用户添加或更改功能。大量可单独编程的各种格式的输入和输出与非常大的外部RAM和所有连接到FPGA的其他组件相结合，也使DAVE成为功能强大的多功能FPGA实用卡
2011-11-17 hep-ex physics.ins-det
Track Reconstruction and b-Jet Identification for the ATLAS Trigger System
在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机上，ATLAS实验使用了一个复杂的触发系统，能够实时重建轨道，以选择质子-质子碰撞中感兴趣的事件。在ATLAS中激活了一组$b$ -喷流触发器，用于整个2011年的数据采集活动，并成功地选择了富含重味夸克喷流的事件。这种触发器被证明是至关重要的事件选择没有轻子签名和一个大的喷流多重性。概述了轨道重建和在线$b$ -喷气机选择与性能估计数据，在这些会议记录。
2011-12-01 hep-ex
Performance of the ATLAS Trigger System in 2010
在sqrt{s} = 7 TeV的质子-质子碰撞和sqrt{s_NN} = 2.76 TeV的重离子碰撞由LHC产生，并在2010年使用ATLAS实验的触发系统记录。大型强子对撞机的最大束团穿越率为40 MHz，ATLAS触发系统的设计每秒可记录约200次。触发系统通过快速识别μ子、电子、光子、τ轻子、喷流和B介子候选者的签名以及使用全局事件签名（例如缺失的横向能量）来选择事件。ATLAS触发系统的概述，该系统在2010年的发展和触发系统组件的性能和选择的基础上，2010年的碰撞数据显示。报告简要概述了2011年触发系统的计划
2011-12-13 hep-ex
Commissioning of Particle ID at ATLAS and CMS with Early LHC Data
本文介绍了ATLAS和CMS实验中轻子（电子、μ子和τ子）和光子粒子识别的最新结果，重点介绍了如何利用早期LHC数据验证粒子识别及其性能。
2008-08-28 hep-ex
