The Analog Front-end Prototype Electronics Designed for LHAASO WCDA
在大型高空空气簇射天文台（LHAASO）的水契伦科夫探测器阵列（WCDA）的读出电子学中，需要在从1个光电子（P.E.）4000 P.E.模拟前端（AFE）电路是整个读出电子学中的关键部分之一。通过参数计算和电路仿真，设计并优化了AFE样机，并对样机进行了初步的电子学测试，以评估其性能。测试结果表明，在4000 P.E.时，电荷分辨率优于1%。并且在1 P.E.时保持高于10%，时间分辨率优于0.5ns RMS，优于应用要求。
2015-04-22 nucl-ex physics.ins-det
Prototype ATLAS IBL Modules using the FE-I4A Front-End Readout Chip
ATLAS合作将升级其半导体像素跟踪探测器，在现有的像素探测器和大型强子对撞机的真空管之间安装一个新的可插入B层（IBL）。该位置的极端工作条件需要开发新的辐射硬像素传感器技术和新的前端读出芯片FE-I4。平面像素传感器和3D像素传感器已被研究，以装备这种新的像素层，并使用FE-I4 A原型模块已被制造和表征，使用120 GeV的π介子在欧洲核子研究中心SPS和4 GeV的正电子在DESY，模块照射前后。给出了束流测试结果，包括电荷收集效率、跟踪效率和电荷共享。
2012-09-10 hep-ex physics.ins-det
Prototype of Front-end Electronics for PandaX-4ton Experiment
在中国锦屏地下实验室，规划中的粒子与天体物理氙第四阶段（PandaX-4 ton）是一个双相氙探测器的暗物质直接探测实验，作为实验第二阶段PandaX-II的升级。本文介绍了PandaX-4 ton的前端电子学原型。前端电子设备包括高增益的声卡和8通道数字化器，具有14位分辨率和1 GSps的波形数字化采样率。数字转换器内的时钟同步电路经过精心设计，可对齐所有PMT通道。数字化仪还包含千兆光纤，用于与触发器和数据采集系统交换数据。该数字转换器的有效位数在148 MHz时约为9.7 b，积分非线性范围为-4 ~+4 LSB，微分非线性范围为-0.6 ~+0.6 LSB。前端电子设备的性能可以满足PandaX-4 ton的要求。
2018-06-24 eess.SP physics.ins-det
A prototype optical link board with redundancy design for the ATLAS liquid argon calorimeter Phase-2 upgrade
为ATLAS液氩量热计第2阶段升级研制了一个原型光链路板。该板由24个lpGBT芯片和8个VTRx+模块组成，展示了未来前端板的全光链路设计。该板具有22个单工光链路，用于将探测器数据传输到探测器外电子设备，这些数据在FPGA中仿真并通过6个FMC连接器注入。该板实现了2个双工光纤链路，用于时钟、控制和监控，并采用冗余设计，以提高系统可靠性。数据传输和所有冗余设计均已验证。一种光纤路由方案已经原型化，其中2或3个VTRx+模块通过MPO连接器重新连接到前面板。
2022-03-11 physics.ins-det
A Prototype of Trigger Electronics for LAWCA Experiment
大面积水切伦科夫阵列（LAWCA）实验的重点是100 GeV和30 TeV之间的高能伽马天文学。基于无硬件接口结构的思想，在VME-9 U模块中实现了LAWCA触发电路原型，该原型可以从100个前端电子（FEE）端点获取所有数据。由于触发电子器件积累了所有信息，因此可以提高触发处理的灵活性。同时，消除了反馈到前端的专用硬件触发信号，使系统具有更好的简单性和稳定性。为了适应5.4Gbps的系统平均数据速率，采用了基于光纤的高速串行数据传输。基于单个FPGA器件的逻辑设计，实现了实时触发处理，FPGA器件的可重编程特性使得触发电路结构可重构。仿真和初步测试结果表明，触发电子学原理样机功能良好。
2013-05-21 physics.ins-det
Measurement of the relative response of TowerJazz Mini-MALTA CMOS prototypes at Diamond Light Source
本文概述了在微型MALTA原型辐射损伤的影响的调查结果。使用微焦点X射线束在金刚石光源处进行测量，该微焦点X射线束以2个$\mathrm{μm}$步骤扫描整个器械表面。这使得可以直接测量像素内光子响应并具有高统计数据。考虑了三种像素设计变化：一种具有标准连续$\mathrm{n^-}$层布局和前端，以及具有修改的前端的超深p阱和$\mathrm{n^-}$间隙设计。测量了五个芯片：一个未辐照，一个中子辐照，三个质子辐照。
2019-10-02 physics.ins-det
Prototype Front-end ASIC for Silicon-strip Detectors of J-PARC Muon g-2/EDM Experiment
我们报告的J-PARC Muon g-2/EDM实验的硅条探测器的前端ASIC的发展。本实验旨在精确测量μ子反常磁矩和电偶极矩，探索标准模型之外的新物理。由于μ子衰变产生的正电子的时间和动量是实验中的关键信息，因此对作为正电子跟踪器的硅条探测器提出了快速响应和高粒度的要求。因此，要求读出ASIC耐受每条带1.4MHz的高命中率，并且具有以5 ns时间分辨率持续40 μ s的时间段的深存储器。为满足实验要求，采用Silterra 180 nm CMOS工艺设计了模拟ASIC原型。在评价试验中，时间步行达到0.8~ns，具有足够的6~ MIP的动态范围和45~ns的脉冲宽度用于1个MIP事件。本文讨论了该专用集成电路的设计细节和性能。
2019-01-29 hep-ex physics.ins-det
SAMPA Based Streaming Readout Data Acquisition Prototype
我们已经组装了一个小规模的流媒体数据采集系统的基础上，SAMPA前端ASIC。我们报告的测量上进行的SAMPA芯片和初步的宇宙射线数据从气体电子倍增器（GEM）探测器读出使用SAMPA。
2020-11-02 physics.ins-det
Latest developments on the highly granular Silicon-Tungsten Electromagnetic Calorimeter technological prototype for the International Large Detector
未来对撞机的高精度物理学需要前所未有的高颗粒量热计用于粒子流（PF）算法的应用。概念的物理证明在CALICE合作范围内的前一个活动中给出了对原型的梁测试。我们在这里介绍了最新的光束和实验室测试结果以及硅钨电磁量能器技术原型的研发进展，该技术原型具有完全嵌入式非常前端（VFE）电子设备，用于国际直线对撞机项目的国际大型探测器。
2018-01-31 physics.ins-det
Performance of a resistive plate chamber equipped with a new prototype of amplified front-end electronics
ALICE是大型强子对撞机实验，致力于研究重离子碰撞。在前向快度下，μ子谱仪可以从低质量介子、夸克偶素、开重味强子以及弱玻色子中探测μ子。利用由72个阻性板室（RPC）组成的触发系统实现了基于横向动量的μ子选择。对于LHC运行1和正在进行的运行2，RPC已经配备了称为ADFEE的非放大FEE。然而，考虑到运行3（2021-2023）预期的亮度增加，已经探索了使用放大的FEE的可能性，以便通过减少每次撞击的电荷来改善计数率限制并防止探测器老化。这种新型电子学的原型（FEERIC）在装备ALICE洞穴中的一个RPC之前已经被开发并首先用宇宙射线进行了测试。本文将回顾装备这种新型FEE的RPC的最重要的性能指标-效率、暗电流、暗率、团簇尺寸和总电荷-并与ADEIC读出的其他指标进行比较。在5和13 TeV的pp碰撞和在5 TeV的Pb-Pb碰撞中。
2016-06-24 hep-ex physics.ins-det
Testing of Front-End Readout Prototype ASICs Designed for WCDA in LHAASO
水切伦科夫探测器阵列（WCDA）是大型高空空气簇射观测站（LHAASO）的关键探测器之一，该观测站主要用于甚高伽马源探测。在WCDA中，有超过3000个光电倍增管（PMT）分散在80000平方米的水下。对于WCDA读出电子学，在从1光子电子（P.E.）4000 P.E.为了降低电子学复杂度，提高系统可靠性，提出了一种基于专用集成电路（ASIC）的读出方案。设计并测试了两个原型ASIC。第一个ASIC集成了用于电荷测量的放大和整形电路以及用于时间测量的鉴别电路。整形后的信号被进一步馈送到第二ADC ASIC，而来自ADC的输出信号由基于FPGA的时间数字转换器（TDC）数字化。测试结果表明，时间分辨率优于250 ps RMS，电荷分辨率优于10%，4000 P.E.时为1%。符合LHAASO WCDA的要求。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
Evaluation of the optical cross talk level in the SiPMs adopted in ASTRI SST-2M Cherenkov Camera using EASIROC front-end electronics
ASTRI（Astrofisica con Specchi a Tecnologia Replicante Italiana）是意大利教育、大学和研究部的旗舰项目，其主要目标是设计和建造切伦科夫望远镜阵列的小型望远镜原型。样机名为应科院SST-2 M，采用Schwarzschild-Couder配置的宽视场双镜光学系统，探索电磁波谱的VHE范围。焦平面上的相机基于硅光电倍增器探测器，这是探测天文切伦科夫光的创新解决方案。这篇文章报告了一些初步的结果之间的SiPM像素应科院SST-2 M相机预见的光学串扰水平的评估。
2013-12-02 physics.ins-det
Scanning Test System Prototype of p/sFEB for the ATLAS Phase-I sTGC Trigger Upgrade
焊盘前端板（pFEB）和焊条前端板（sFEB）是为ATLAS第一阶段sTGC触发器升级而开发的。pFEB用于收集和分析焊盘触发，sFEB用于接受焊盘触发，以定义条读出的感兴趣区域。p/sFEB的性能必须在安装到sTGC检测器之前得到确认。根据p/sFEB的测试要求，设计了扫描测试系统样机。在该测试系统原型中，开发了模拟信号板，以向p/sFEB产生不同类型的信号。上位机软件与FPGA XADC配合完成模拟量的扫描测试。
2018-06-10 eess.SP physics.ins-det
An Analogue Front-End ASIC Prototype Designed For PMT Signal Readout
大型高空空气簇射观测站（LHAASO）是为探测高能伽马射线和宇宙射线而设计的。本文提出了一种对几百GeV以上的γ射线簇射敏感的水切伦科夫探测器阵列，用于探测γ射线源。WCDA由3600个光电倍增管（PMT）组成，它们收集由水中簇射粒子产生的切伦科夫光。高精度的时间和电荷测量都需要在一个大的动态范围内从1光电子（P.E.）4000 P.E.采用Chartered 0.35 μ mCMOS工艺设计了一个模拟前端专用集成电路（ASIC）原型，用于读出WCDA中的PMT信号。该ASIC采用前沿鉴别和RC 4整形结构，结合后续的时间-数字转换器（TDC）和模数转换器（ADC），可以测量PMT信号的到达时间和电荷。初步测试结果表明，在1P.E.时，时间分辨率优于350 ps，电荷分辨率优于10%。在大输入信号（300 P.E.）下，优于1%。到4000 P.E.）。此外，该ASIC具有较小的通道间串扰和较低的环境温度依赖性。
2015-10-03 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Beam test performance of a highly granular silicon tungsten calorimeter technical prototype for the ILD
高颗粒硅钨电磁量能器（SiW-ECAL）是国际大型探测器概念ECAL的参考设计，是未来国际直线对撞机的两个探测器概念之一。这种类型的探测器的原型是在CALICE协作范围内开发的。该技术原型解决了诸如集成前端电子器件或紧凑层和读出设计等技术挑战。2017年在DESY试验梁设施编译并测试了7层堆栈。我们提出的电磁簇射的性质的初步结果。对接下来的步骤进行了概述。最后，我们说明了数字化概念的原型模拟的第一步。
2021-09-02 physics.ins-det
Performance of a Front End prototype ASIC for picosecond precision time measurements with LGAD sensors
对于LHC的高亮度阶段，ATLAS实验建议在前向区域增加一个高粒度定时探测器（HGTD），以减轻增加堆积的影响。选择的检测技术是低增益雪崩检测器（LGAD）硅传感器，可以提供低于50 ps的出色的定时分辨率。前端读出ASIC必须保持传感器的性能，同时保持低功耗。本文介绍了第一个原型的前端ASIC，名为ALTIROC0，其中包含的读出芯片的模拟阶段（100和100）的结果。ASIC的特点是单独和作为一个模块的一部分，与2 $\times$ 2 LGAD阵列的1.1 $\times$ 1.1 mm $^2$垫凸点键合到它。的各种贡献的电子时间分辨率进行了研究，在测试台测量与校准设置。当ASIC单独使用或与凸点接合传感器一起使用时，ASIC的抖动对于10 fC的注入电荷优于20 ps。使用超过阈值的时间测量，可以将由不同注入电荷的不同响应引起的时间游走效应校正至10 ps。ASIC和LGAD传感器的综合性能是在2018年10月的一次束流测试活动中测量的，在CERN SPS使用120 GeV能量的π介子，所有测量模块的综合性能约为40 ps。所有测试模块都表现出良好的效率和时间分辨率的一致性。
2020-07-07 hep-ex physics.ins-det
Design of the Front End Electronics for the Infrared Camera of JEM-EUSO, and manufacturing and verification of the prototype model
日本实验舱极端宇宙空间观测站将被发射并附在国际空间站的日本舱上。其目的是观测在大气中发展并产生大范围空气簇射的超高能宇宙射线产生的紫外光子轨迹。该仪器的关键要素是一个非常宽的视野，非常快，大口径望远镜，可以探测能量超过$10^{19}$ eV的极端能量粒子。大气监测系统，除其他外，包括西班牙贡献的红外照相机，在了解望远镜视场内的大气状况方面发挥着根本作用。它用于探测云的温度，并获得JEM-EUSO主仪器观测期间的云量和云顶高度。SENER负责基于非制冷微测辐射热计的红外摄像机前端电子设备（FEE）的初步设计，以及原型模型的制造和验证。本文描述了实现目标特性的飞行设计驱动因素和关键因素，即探测器偏置，其电噪声优于$100 μ$ V，从$1$ Hz到$10$ MHz，微测辐射热计的温度控制，从$10^{\circ}$ C到$40^{\circ}$ C，其稳定性优于$10$ mK，超过$4.8$小时，低噪声高带宽放大器在模数转换之前将微测辐射热计输出适配到差分输入，内务生成，微测辐射热计控制，以及用于降噪的图像累积。
2015-01-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Update on the high speed serializer ASIC development for ATLAS Liquid Argon calorimeter upgrade
基于商用0.25 μm蓝宝石上硅（SOS）CMOS工艺，我们一直在开发一种串行化专用集成电路（ASIC），用于ATLAS液氩量热计前端电子系统的升级。第一个原型，一个5 Gbps的16：1串行器已设计，制造，并在实验室环境中进行测试，并在200 MeV的质子束。试验结果表明，第一台样机达到了设计目标。第二个原型，双通道，每通道8 Gbps串行器正在开发中。布局后的模拟表明，8 Gbps是可以实现的。在本文中，我们提出的第一个原型的设计和测试结果和第二个原型的设计和状态。
2022-02-10 physics.ins-det
The Analog Front-end for the LGAD Based Precision Timing Application in CMS ETL
CMS端盖定时层（ETL）中基于低增益雪崩检测器（LGAD）的精密定时应用的模拟前端已在65 nm CMOS小型ASIC ETROC0中原型化。作为ETL读出芯片（ETROC）的第一个原型，ETROC0旨在研究和演示模拟前端的性能，目标是使用LGAD实现每次命中40至50 ps的时间分辨率（因此，每个磁道有两个探测器层命中时，每个磁道达到约30 ps）。ETROC0由前置级和后置级组成，用于放大LGAD信号并生成包含到达时间和超过阈值时间信息的数字脉冲。本文将重点介绍导致ETROC前端架构选择的设计考虑因素、构建模块的关键设计特性以及使用LGAD仿真数据评估和优化前端设计的方法。ETROC0原型芯片已广泛使用电荷注入测试和测量的性能与模拟吻合。初始束流测试结果也被提出，与时间分辨率约为33 ps的观察到的波形分析和约41 ps的的脉冲分析。ETROC0芯片的一个子集也已通过X射线测试，总电离剂量为100 MRad，未观察到性能下降。
2020-12-28 hep-ex physics.ins-det
Latest R\&D news and beam test performance of the highly granular SiW-ECAL technological prototype for the ILC
国际直线对撞机（ILC）等未来对撞机的高精度物理要求对末态粒子的能量进行前所未有的高精度测量。由于粒子流算法（PF）需要高度颗粒化和密封的量热计系统，因此可以实现所需的精度。PF的物理概念验证已在CALICE合作范围内的前一个活动中对原型进行了束流测试。这些原型之一是ILC的硅钨电磁量热计（SiW-ECAL）的物理原型。在本文档中，我们介绍了下一代样机研发的最新消息，SiW-ECAL的完全嵌入式非常前端（VFE）电子技术样机。特别强调了2017年6月在DESY进行的梁测试的第一个结果的介绍和讨论。这种束流测试的物理程序包括校准和调试现有的SiW ECAL模块;在1 T磁场下测试单个板的性能;以及研究电磁簇射事件。
2018-02-24 physics.ins-det
Design, Construction and Commissioning of a Technological Prototype of a Highly Granular SiPM-on-tile Scintillator-Steel Hadronic Calorimeter
CALICE合作正在为未来能源前沿正负电子对撞机的探测器开发高度颗粒化的电磁和强子热量计。在成功测试物理原型之后，基于可扩展到对撞机探测器的设计和建造技术，已经建造了模拟强子量热计的技术原型。该原型由钢吸收体结构和小闪烁体瓦片的活性层组成，所述小闪烁体瓦片由直接耦合的SiPM单独读出。每个层的有效面积为$72 \times 72\,{\rm cm}^{2}$，瓦片大小为$3 \times 3\,{\rm cm}^{2}$。有了$38$活性层，原型几乎有$22,000$读出通道，其总厚度相当于$4.4$核相互作用长度。专用的读出电子设备以大约$1\,{\rm ns}$的预期分辨率提供每次命中的时间戳。原型于2017年建造，并在DESY进行了梁测试。它在2018年在CERN的测试束中记录了不同能量的μ子，强子簇射和电子簇射。本文介绍了样机的设计、建造和调试情况。详细介绍了用于校准探测器的方法，并给出了在均匀性和稳定性方面取得的性能。
2022-09-30 physics.ins-det
Construction and beam-tests of silicon-tungsten prototype modules for the CMS High Granularity Calorimeter for HL-LHC
作为其HL-LHC升级计划的一部分，CMS正在开发一种高粒度量热计（HGCAL），以取代现有的端盖量热计。HGCAL将被实现为一个采样量热计，包括一个电磁隔室，该电磁隔室包括28层硅垫探测器，垫面积为0.5 - 1.0平方厘米，其间散布着吸收剂。原型模块，基于6英寸的六边形硅垫传感器与128个通道，已建成，并包括许多所需的功能，这一具有挑战性的探测器。2016年，FNAL和CERN使用Skiroc 2前端芯片（为ILC的CALICE实验设计）对这些模块制成的采样配置进行了光束测试。2017年，该装置被扩展为CALICE AHCAL原型，这是一种基于scinitillator的采样量热计，并在CERN的专用光束测试中进行了进一步测试。在那里，新的Skiroc 2-CMS前端ASIC首次被使用。我们重点介绍了2016年研究的最终结果，包括位置分辨率和精确定时测量。此外，还讨论了2017年的扩展设置，并显示了电子和π介子束流测试的第一个结果。
2017-12-20 hep-ex physics.ins-det
The 1m3 Semidigital Hadronic Prototype
设计并建造了一台高粒度强子1 m ~ 3半数字读出量热计样机。该热量计使用不锈钢作为吸收体，玻璃电阻板室（GRPC）作为活性介质，并通过1x 1 cm 2垫片读取。该原型旨在证明该技术满足未来直线对撞机实验的物理要求，并测试构建现实探测器的可行性，考虑到设计方面，例如基于功率脉冲系统的完全嵌入式前端电子设备，紧凑和自支撑的机械结构，单侧服务......
2012-02-24 hep-ex physics.ins-det
Performance of a prototype bakelite RPC at GIF++ using self-triggered electronics for the CBM Experiment at FAIR
μ子室（MuCh）是压缩重子物质（CBM）实验的一个子系统，用于探测束流能量在2 AGeV到11 AGeV的高能重离子碰撞中产生的低质量矢量介子，并在双μ子通道中衰变。MuCh由一个分段的吸收体和夹在吸收体段之间的四个检测器三重态站组成。在MuCh的第三和第四站，电阻板室（RPC）已被设想用于μ子跟踪。我们已经测试了一个低电阻率胶木RPC原型的性能，配备了自触发前端电子（MuCh-XYTER）的煤层气μ子室。在欧洲核子研究中心（CERN）的γ辐照装置（GIF++）上，对高速光子背景下μ子的探测效率和时间分辨率进行了系统的研究。测量设置和结果的详细信息在这里给出。
2022-01-03 physics.ins-det
Quality Inspection Aspects of Hybrid Prototypes for the CMS Outer Tracker Upgrade at HL-LHC
在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）上，CMS实验将需要以每25 ns的光束交叉时间高达200次相互作用和高达4000 fb-1的积分亮度运行。为了实现物理目标，实验需要提高跟踪分辨率和选择性触发特定物理事件的能力。CMS跟踪器升级需要设计一个新的探测器来应对HL-LHC条件。新的外部跟踪器基于两种类型的硅模块（条带和像素条带）。每种模块类型都有几种类型的高密度互连混合电路，其中包含前端和辅助电子设备。本文介绍了模块和混合动力的技术选择，并介绍了第一个混合动力原型的质量检查方面。
2021-12-28 physics.ins-det
Readout Electronics for CEPC Semi-Digital Hadron Calorimeter Pre-prototype
CEPC（Circular Electron and Positron Collider）是我国粒子物理界提出的大型实验装置。它的一个运行选项是希格斯工厂。量热仪是本实验的主要组成部分，用于测量射流能量。半数字强子量能器（SDHCAL）是强子测量的一种选择。GEM探测器以其高位置分辨率和灵活的结构成为SDHCAL有源层的候选材料之一。本文的主要目的是为基于GEM的半数字强子量能器提供一种可行的读出方法。设计并实现了一个小型样机，包括前端板和数据接口板。电子原型已经过测试。所有通道的等效RMS噪声低于0.35fC。动态范围高达500fC，增益变化小于1%。读出电路应用于双层GEM探测器上，读出垫为1cm*1cm。结果表明，该电子学与探测器工作良好。MIP的检测效率在95%以上，阈值为5fC。
2018-11-21 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
Performance of the front-end electronics of the CMS electromagnetic calorimeter barrel for the High-Luminosity LHC
研究了CMS电磁量能器升级后的前端读出电子学性能，通过束流测试验证了其在高亮度LHC阶段的性能指标。
2025-11-21 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
Prototype of the Readout Electronics for WCDA in LHAASO
在大型高空空气簇射天文台（LHAASO）中，水切伦科夫探测器阵列（WCDA）是关键部件之一。该WCDA由3600光电倍增管（PMT）分散在一个90000平方米的面积，高精度的时间和电荷测量需要在一个大的动态范围从1到4000光电子（PE）。为了实现优于500 ps RMS的时间测量精度，需要在400个前端电子（FEE）模块之间进行高质量的时钟分配和自动相位补偿。为了简化读出电路结构，时钟、数据和命令通过400米光纤同时传输，而高速数据传输接口基于TCP/IP协议实现。本文介绍了WCDA读出电子学样机的设计和测试。测试结果表明，电荷分辨率优于10%RMS@1 P.E.和1% RMS@4000 P.E.，并且在整个动态范围内成功地实现了优于300 ps RMS的时间分辨率，超出了应用要求。
2019-08-05 physics.ins-det
Characterization of the front-end EASIROC for read-out of SiPM in the ASTRI camera
切伦科夫望远镜阵列的小型望远镜原型的设计和实现是应科院项目的基石之一。该原型将采用基于硅光电倍增器传感器的焦平面相机，再加上双镜光学配置，代表了大气切伦科夫光检测的创新解决方案。这些探测器可以通过配备32通道的扩展Analog硅光电倍增器集成读出芯片（EASIROC）读取。在本文中，我们报告了一些初步的测量结果，旨在评估EASIROC能力的自动触发和测量的触发时间步行，抖动，DAC的线性度和触发效率与注入的电荷。此外，还报告了ASIC的动态范围。
2013-05-04 hep-ex physics.ins-det
Integration and characterization of Readout Electronics System for dN/dx Measurement with Drift Chamber Prototype
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文设计并评估了用于漂移室的可扩展读出原型，验证了高精度粒子识别的可行性，展示了系统在带宽、噪声和时间抖动方面的性能。
2026-03-28 physics.ins-det
Performance of a front-end prototype ASIC for the ATLAS High Granularity Timing Detector
本研究设计了面向ATLAS高粒度定时探测器的前端原型ASIC ALTIROC1，测试了两种前置放大器架构的性能，分析了连接LGAD传感器后的耦合影响，验证其满足项目指标并通过束流测试获得了时间分辨率结果。
2023-07-25 hep-ex physics.ins-det
Study of the front-end signal for the 3-inch PMTs instrumentation in JUNO
江门地下中微子天文台将安装25，600个3英寸光电倍增管，以实现更精确的能量校准，并扩大物理探测潜力。所有的裸光电倍增管的性能进行了表征，这些光电倍增管正在仪表与高压分压器，水下前端电缆，和连接器。在本文中，我们提出了一个专门的研究信号质量在不同阶段的仪器。一个优化的高电压比得到确认和最终确定，这将PMT渡越时间扩展提高了25%。信号电荷在10 m（5 m）电缆中衰减了22.5%（13.0%），需要增加45 V（23 V）来补偿PMT增益的损失。PMT信号后有1%的过冲，连接器中没有反射迹象。一组16个3英寸光电倍增管与完整的仪器一起安装在JUNO原型探测器中，与一些8英寸和20英寸光电倍增管一起，显示出良好的稳定性，并展示了具有多种类型光电倍增管的光子探测系统。
2022-04-06 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
GeFRO: a New Charge Sensitive Amplifier Design with a Minimal Number of Front-end Components
提出了一种新的半导体辐射探测器前端电路设计方法。读出方案由第一级和第二级组成，第一级仅由位于探测器附近的几个组件组成，第二级位于远离探测器的几米远的地方。第二级放大来自第一级的信号，并闭合反馈回路，以在每个事件之后使输入节点放电。该电路有两个输出：给出了带宽大于20 MHz的“快速”信号，允许保留检测器信号的高频分量，这对于定时测量、堆积抑制或脉冲形状鉴别是有用的。第二个输出给出一个“慢”信号，其增益仅取决于反馈电容的值，就像经典的电荷敏感放大器一样，可以获得更高的分辨率和更低的漂移。该原型被命名为GeFRO（锗前端），并使用堪培拉的BEGe探测器进行了测试。“快速”信号的宽带宽给出了20 ns量级的定时分辨率。在输入电容为26 pF的情况下，在10 us高斯整形之后的“慢”输出处的电路噪声接近160个电子RMS。
2013-07-19 physics.ins-det
Design and Construction of a First Prototype Muon Tomography System with GEM Detectors for the Detection of Nuclear Contraband
目前在海港和国际边界采用标准辐射探测技术的辐射门户监测器对核违禁品不是很敏感，因为这些违禁品受到很好的屏蔽，可以吸收放射出的辐射。μ子层析成像（MT）是一种基于测量大气宇宙线μ子穿过含有高Z物质的货物或车辆的多次散射的被动探测技术。我们报告的小型原型MT站的小型微型气体探测器的设计和建设。该站将采用10个跟踪站，这些跟踪站采用30厘米x30厘米的低质量三重GEM探测器，具有二维读数。由于GEM的出色空间分辨率，在跟踪站之间仅使用几厘米的间隙就足够了。加上GEM探测器的紧凑尺寸，这使得GEM MT台站比使用传统漂移管的MT台站紧凑一个数量级。我们目前的生产和组装的GEM为基础的跟踪站与欧洲核子研究中心和RD51合作，以及初始前端电子和读出系统的设计的细节。
2009-11-17 physics.ins-det
Test-beam results from MiniCACTUS-v2: A depleted monolithic CMOS timing sensor prototype
Institute for High Energy Physiscs (IFAE) Campus Autonomous University of Barcelona (UAB)（巴塞罗那自治大学高能物理研究所）；Autonomous University of Barcelona (UAB)（巴塞罗那自治大学）；Catalan Institution for Research and Advanced Studies (ICREA)（加泰罗尼亚研究与高级研究学院）；University of Liverpool（利物浦大学）
MiniCACTUS-v2原型在测试束实验中实现了0.5毫米×0.5毫米像素48.88皮秒的时间分辨率，展示了高精度的单粒子时间标记能力。
2026-02-23 hep-ex physics.ins-det
Design and evaluation of a FPGA-ADC prototype for the PET detector based on LYSO Crystals and SiPM arrays
本研究的目的是设计和评估一个简单的自由运行的模拟-数字转换器（ADC）的现场可编程门阵列（FPGA）设备的基础上完成的能量和位置读出的硅光电倍增器（SiPM）阵列的应用程序作为PET扫描仪。这种基于进位链时间-数字转换器（TDC）的FPGA ADC在Kintex-7 FPGA上实现，仅由一个片外电阻组成，因此在提高系统集成度和降低成本方面比商用芯片具有更大的优势。本文提出了一种基于FPGA ADC的前端电子学原型，并讨论了设计原理和实现考虑。使用8 × 8（晶体尺寸：4 × 4 × 15 mm 3）和12 × 12（晶体尺寸：2.65 × 2.65 × 15 mm 3）分段LYSO晶体与在22 Na点源激发下的8 × 8 SiPM（J系列，来自ON Semiconductor）阵列耦合进行实验。初始测试结果表明，校正后的两个探测器的能量分辨率为13.2%和13.5%左右，在511 keV，和洪水直方图的轮廓显示了清晰的可视化的离散闪烁体元件。所有测量均在室温（~25度）下进行，无需额外冷却
2021-08-18 physics.ins-det
Design a TDC in SiGe for RPC's electronics Front-end for the use in a high-rate experiment
使用新一代RPC，可以处理数百个$μV$的感应信号，因此前端电子器件是检测器的重要和精密部分，以便获得可检测的信号。电子链是由一个放大器，一个ADC，一个TDC。新的前端是实现与硅锗（SiGe）元件的使用，由IHP微电子公司提供。利用这种技术，我们可以在同一芯片上实现BJT和CMOS晶体管。这种改进的好处是最小化：通道的功率消耗（$2 ÷3$ $ \frac{mW}{ch}$）、噪声（500 $e^-$ r.m.s）、辐射硬度（10 kGy，$10^3$ $\frac{n}{cm}$），并且它最大化响应电子器件的速度。在这项工作中，我将强调第一TDC原型的结果。TDC使用本地振荡器，其具有在$0.6 ÷3 $ GHz之间的振荡范围和15 ps的时间抖动。TDC输出的数据以二进制表示，以减轻采集系统的数据处理。此外，我们正在研究一种最大限度地减少系统延迟的方法。此优化包括添加串行化器（PISO），该串行化器将TDC数据输出以2 GHz发送到采集系统。
2018-06-21 physics.ins-det
Towards a two-dimensional readout of the improved CMS Resistive Plate Chamber with a new front-end electronics
作为紧凑型μ子螺线管实验第二阶段升级计划的一部分，新的电阻板室将安装在前部区域。在大型强子对撞机的高亮度阶段，预计在该地区的高背景条件，因此，已提出了一种改进的RPC设计与新的前端电子保持更高的速率能力和更好的时间分辨率。一种新的技术被用于前端电子设备，导致非常低的可实现的阈值的数量级为几个fC。在改进的RPC的设计中至关重要的是二维读出的能力，以提高空间分辨率，主要是由触发器的要求。在这项工作中，第一个性能的结果，对这个二维读出的基础上采取的数据与两个嵌入式正交读出条的真实大小的原型室。此外，专门研究的μ子簇的大小作为石墨电阻率的函数进行了讨论。
2020-05-31 hep-ex physics.ins-det
First Measurements on the Timespot1 ASIC: a Fast-Timing, High-Rate Pixel-Matrix Front-End
这项工作提出了在Timespot1 ASIC上进行的第一次测量。作为为TimeSPOT项目开发的第二个原型，ASIC具有32x32通道混合像素矩阵。针对高能物理实验中的时空跟踪应用，该系统旨在通过数据驱动接口以每通道3 MHz的最大事件速率实现30 ps或更好的时间分辨率。功耗可编程为介于$1.2W/cm^{2}$和$2.6W/cm^{2}$之间。所呈现的结果包括ASIC操作的描述和时间分辨率方面的性能的第一表征。
2022-01-31 hep-ex physics.ins-det
Progress Towards a Long Shaping-Time Readout for Silicon Strips
我们报告的LSTFE 2原型前端ASIC的发展进展，面向硅微带传感器的线性对撞机探测器的读出。我们还讨论了这种读出方案的后端数字架构的设计进展。
2005-11-04 physics.ins-det
The Detector System Design for the Grating-based Phase Contrast Imaging CT Prototype
在硬X射线域中，通过软材料如组织的波的相移通常比吸收大三个数量级。因此，相敏X射线成像方法可以获得比传统的基于吸收的成像显著增加的对比度。提出了一种基于光栅相衬成像（GBPCI）方法的计算机断层成像（CT）样机的探测器系统设计。该系统由43个滨松硅光电二极管S12058（X）模块组成，包括16512个像素。每个模块可提供384（16*24）像素，最小像素尺寸为0.75mm*1mm。每个模块的前端读出电路（FEE）完成模数转换、数字处理和数据传输。来自43个探测器模块的所有数字化数据通过数据采集板传输到控制系统。测试结果表明，该探测器系统的有效分辨率可达14.6bit。对于所有像素，积分非线性不超过0.1%。
2018-06-10 physics.ins-det physics.med-ph
The CMS Phase-2 Fast Beam Condition Monitor prototype test with beam
本文报告CMS二期快速束流监测器原型在多种束流下的测试结果，验证了FBCM23 ASIC与硅传感器性能，确定了直接键合方案及最优工作参数，为最终探测器设计奠定基础。
2025-10-08 hep-ex physics.ins-det
Non-magnetic glass-fiber cryostat for MADMAX prototype tests
本文设计并测试了一种用于MADMAX暗物质实验原型的非磁性G-10玻璃纤维低温恒温器，利用气态氦循环实现低于10K的稳定低温，首次完成了增强器响应校准及低温磁场下的轴子搜寻。
2025-03-03 hep-ex physics.ins-det
A multichannel front end ASIC for PMT readout in LHAASO WCDA
在大动态范围内进行时间和电荷测量，从1个光电（P.E.）4000 P.E.水切伦科夫探测器阵列（WCDA）是大型高空空气簇射天文台（LHAASO）的关键组成部分之一。为了简化读出电路的电路结构，设计了前端ASIC。基于电荷-时间转换方法，ASIC的输出脉冲宽度对应于输入信号电荷信息，而输入信号的时间信息通过ADC拾取，因此可以使用该ASIC和随后的时间-数字转换器（TDC）同时数字化时间和电荷信息。为了解决在以前的原型版本中观察到的通道之间的失配的挑战，这项工作提出了分析问题和优化电路的方法。采用GLOBALFOUNDRIES 0.35 μ mCMOS工艺设计和制造了一种新版本的ASIC，在每个芯片中集成了6个通道（对应于3个PMT的读出）。测试结果表明，通道之间的失配显着减少到小于20%，使用所提出的方法。时间测量分辨率优于300 ps，电荷测量分辨率在1 P.E.优于10%，4000 P.E.时为1%，符合应用要求。
2019-09-25 physics.ins-det
ILD Silicon Tungsten Electromagnetic Calorimeter First Full Scale Electronic Prototype
这个长板是SiW-Ecal的新原型，SiW-Ecal是未来国际直线对撞机ILD探测器的硅钨电磁量能器。这个新的原型已经被设计来证明建立一个完整的长度检测层（ILD桶1.60米）的能力。实际上，该长度引起时钟和信号传播以及数据完整性的困难。用于短长度板的设计必须在模拟研究的基础上进行调整。在汉堡DESY的束流测试中，用宇宙学、放射源和3 GeV电子测试了长板的性能。给出了探测器的单通道标定结果。在DESY光束测试中，我们积累了光束垂直入射和倾斜入射的数据。对于后者，一个粒子有时可以穿过两个像素，并且每个像素沉积较少的能量。我们展示了如何使用它来测量触发阈值的位置。这个新的原型给了我们很多关于如何改进前端电子设计的提示。它也是估算ILD SiW-Ecal关键特性（如功耗、冷却、读出时间等）的便捷工具。并优化探测器的未来设计。
2019-09-10 hep-ex physics.ins-det
Design and Performance of a Custom ASIC Digitizer for Wire Chamber Readout in 65 nm CMOS Technology
我们提出了一个原型ASIC数字化仪的设计和性能集成线室读出，实现在65 nm的商业CMOS技术。4通道原型的每个通道由两个16位时间数字转换器（TDC）、一个8位模数转换器（ADC）、一个前端ADC和整形器以及支持各种数字化链的数字和模拟缓冲器组成。该原型具有多路复用数字后端，可执行状态机，分发控制和定时信号，并缓冲串行输出数据。实验室台架测试测量的绝对TDC分辨率在74 ps和480 ps之间，随着绝对延迟而增长，相对时间分辨率为19 ps。由于时钟信号和电源或参考电压之间的串扰，分辨率异常值可见。校准后，ADC显示出良好的线性度和噪声性能，有效位数为6.9。在正常工作条件下，电路每通道功耗为32 mW。讨论了解决分辨率漂移和拖尾的潜在设计改进。
2015-03-02 physics.ins-det
Prototype of time digitizing system for BESIII endcap TOF upgrade
本文介绍了用于BESIII端盖TOF（ETOF）升级的时间数字化系统样机。ETOF读出电路采用分布式结构，多间隙电阻板室（MRPC）的命中信号由前端电路（FEE）以LVDS信号形式发送，并通过长屏蔽差分双绞线电缆发送到后端时间数字化系统。ETOF数字化系统由2个VME机箱组成，每个VME机箱包含时间数字化、时钟、触发和快速控制等模块，该样机的时间数字化模块（TDIG）可支持多达72个电通道的命中信息测量。快速控制（FCTL）模块可以在桶或端盖模式下工作。桶形FCTL将来自触发系统的快速控制信号扇出到端盖FCTL，合并来自端盖的数据并传输到触发系统。在不修改桶TOF结构的情况下，这次数字化架构有利于在不降低桶TOF测量的情况下提高ETOF性能。实验表明，该数字化系统的时间分辨率可达20ps，数据吞吐量可达92Mbps。束流实验表明，全时间分辨率小于45ps。
2013-06-03 hep-ex physics.ins-det
Performance of a Tungsten-Cerium Fluoride Sampling Calorimeter in High-Energy Electron Beam Tests
一个由氟化铈晶体与钨板交错制成的采样量热计原型，并通过波长移动光纤读出，已暴露于由CERN超级质子同步加速器复合体产生的能量在20至150 GeV之间的电子束。的原型的性能，并进行比较的Geant4模拟的装置。特别强调的是整个通道正面的响应均匀性，以及原型的能量分辨率。
2015-06-08 hep-ex physics.ins-det
Synchronisation and calibration of the 24-modules J-PET prototype with 300~mm axial field of view
在J-PET项目框架内进行的研究旨在开发具有成本效益的全身正电子发射断层成像扫描仪。作为从长条塑料切片构建全尺寸J-PET断层扫描仪的第一步，构建并测试了24条原型。该原型由轴向排列的检测模块组成，形成内径为360 mm的圆柱形诊断室，轴向视场为300 mm。由于塑料衰减器条的轴向排列，打开了用于全身PET扫描仪的低成本构造的前景，其具有小的光衰减，优越的定时特性，以及轴向视场的成本有效增加的可能性。所提出的原型包括专用的完全数字前端电子电路和无源数据采集系统，这需要开发新的校准方法，包括时间，阈值和增益同步。该系统和详细的校准方法，包括24模块的J-PET原型的第一个结果，并进行了讨论。所获得的符合分辨时间等于CRT = 490 $\pm$ 9 ps。该值可以转换为位置重建精度$σ(Δl) =$ 18 mm，其与位置无关。
2020-08-25 physics.ins-det physics.med-ph
Multi-frequency Point Supported LLRF Front-end for CiADS Wide-bandwidth Application
中国加速器驱动系统（CiADS）物理设计采用了$162.5 \,\mathrm{MHz}$、$325 \,\mathrm{MHz}$和$650 \,\mathrm{MHz}$三种谐振腔，由相应的射频电源系统驱动，需要射频站的频率转换前端。针对该应用，开发了通用设计前端原型，以评估多频点支持设计的可行性。实现通用设计要求的难点在于合理的器件选型和均衡设计。通过精心挑选的低噪声宽带RF混频器和放大器来平衡多频率支持下变频的性能，特别设计的本振（LO）分配网络来增加相邻通道之间的隔离，以及外部带通滤波器来实现预期的上变频频率，高维护和模块化前端通用设计已经实现。标准参数的结果显示，对于线性度，$R^2$值至少为$-60 \sim 10\,\mathrm{dBm}$范围内的$99.991\%$，对于P1 dB，$R^2$值最高为$18\,\mathrm{dBm}$，对于相邻通道之间的串扰，$R^2$值最高为$89\,\mathrm{dBc}$。相位噪声谱在$0 \sim 1\,\mathrm{MHz}$范围内低于$80\,\mathrm{dBc}$，累积相位噪声为$0.006^\circ$ ;幅度和相位稳定性分别为$0.022\%$和$0.034^\circ$。
2020-11-04 physics.acc-ph physics.ins-det
Time and position resolution of high granularity, high counting rate MRPC for the inner zone of the CBM-TOF wall
在多条电极上具有读出的多间隙RPC原型被开发用于CBM-TOF子探测器的小极角区域，这是粒度和计数率方面要求最高的区域。原型基于低电阻率（$\sim$ 10 $^{10}$ $Ω$ cm）玻璃电极，用于在高计数率环境中执行。选择带宽度/节距尺寸以满足与前端电子器件的阻抗匹配和CBM-TOF壁的最内区域的粒度要求。在SIS 18- GSI Darmstadt和SPS-CERN进行的使用铅靶上的重离子碰撞产生的二次粒子的束内测试集中于原型在类似于SIS 100/FAIR预期条件下的性能。在高计数率和高多重数环境下，系统的效率大于98%，系统时间分辨率在70 - 80 ps量级。
2016-05-09 hep-ex physics.ins-det
