Improved Search for Solar Chameleons with a GridPix Detector at CAST
我们报告了一个新的搜索太阳变色龙与欧洲核子研究中心的轴子太阳望远镜（CAST）。一个GridPix探测器被用来搜索从200 eV到10 keV的能量范围内的软X射线光子从转换太阳变色龙。在2014年和2015年采集的数据中未观察到明显超出预期背景的情况。我们对变色龙光子耦合设置了改进的限制，即$1<β_\mathrm{m}<10^6$的$β_γ< 5.7\times10^{10}$为95%CL将我们以前的结果改进了两倍，并首次达到了对速度跃层磁场的灵敏度低于太阳光度界限，直到$12.5\,\mathrm{T}$。
2018-11-08 hep-ex physics.ins-det
Irradiation induced effects in the FE-I4 front-end chip of the ATLAS IBL detector
ATLAS可插入B层（IBL）探测器于2014年安装到ATLAS实验中，自2015年以来一直在运行。在IBL数据采集的第一年期间，观察到与FE-I4前端芯片相关的低压电流增加，并且这种增加可以追溯到芯片中的辐射损伤。的总电离剂量和温度上的电流的依赖关系已经测试与X射线和质子辐照，并将在本文中连同探测器操作指南。
2016-11-02 physics.ins-det
An FPGA-based readout chip emulator for the CMS ETL detector upgrade
我们提出了一个基于FPGA的读出芯片仿真器板的CMS端盖定时层（ETL）检测器升级。仿真器板使用Intel Cyclone 10 GX FPGA来仿真四个端盖层读出芯片（ETROCs）的数字功能。基于实际的ETROC设计，实现并验证了固件。仿真器板用于ETROC数字设计验证和系统开发。
2023-02-03 physics.ins-det
Design and Performance of the CMS Pixel Detector Readout Chip
CMS像素检测器的读出芯片必须处理巨大的数据速率。片内零抑制是不可避免的，并且命中数据必须在第一级触发的延迟期间被本地缓冲。死区时间必须保持在最低限度。它由来自读出的贡献主导。为了保持其低的模拟读出方案已被采用，其中像素地址是模拟编码的。我们提出了最终CMS像素探测器读出芯片的结构，特别强调模拟读出链。其性能的测量进行了讨论。
2006-02-24 physics.ins-det
Measuring the Attenuation Length of Water in the CHIPS-M Water Cherenkov Detector
在CHIPS水切伦科夫探测器的建议网站的水已被研究，以测量其作为过滤时间的函数的切伦科夫光的衰减长度。CHIPS探测器的比例模型充满了来自Wentworth 2W坑的水，CHIPS部署的建议地点，与充满这种水的3.2 \unit{m}垂直柱一起，用于研究405 nm激光的传输。对于该波长，仅使用过滤和UV灭菌，观察到与高达100 m的衰减长度一致的结果。
2016-11-19 physics.ins-det
Electronics and DAQ for the CHIPS Experiment
CHIPS（Cherenkov detectors In mine PitS）是一种新的中微子探测器概念，旨在以灵活和廉价的方式建造百万吨级水-切伦科夫中微子探测器，同时产生与传统长基线中微子实验相当的科学结果。2018年夏天，一个5千吨级的原理验证探测器将被安装在位于美国明尼苏达州NuMI中微子束线路径上的一个废弃的充满水的矿井中。水下圆柱形探测器体积直径为25米，高10米，周围有不透光的衬里。所有内壁均覆盖有PMT固定结构。CHIPS将使用数千个3英寸的光电倍增管来探测中微子在探测器体积中的高纯水中的相互作用。NuPhys 2017会议上（海报）演示的重点是CHIPS实验的DAQ和电子设备。
2018-05-17 physics.ins-det
Single Photon Counting X-ray Imaging with Si and CdTe Single Chip Pixel Detectors and Multichip Pixel Modules
多芯片模块（MCM）与4个单光子计数MPEC 2.3芯片凸块键合到1.3厘米× 1.3厘米的大碲化镉和硅半导体传感器，以及单芯片像素探测器已成功地建立和运行。MPEC 2.3芯片提供高达1 MHz的像素计数速率、18位的大动态范围、2个计数器和具有连续可调阈值的能量窗口。每个MPEC具有200 um x 200 um像素大小的32 x 32像素。对于MCM，4个芯片被布置在2 x 2阵列中，这导致64 x 64传感器像素几何形状。的MCM结构进行了描述，并显示了不同的探测器的成像性能。作为读出系统，一个新开发的USB系统已被使用。
2003-12-11 physics.ins-det
Measurement of the energy resolution and calibration of hybrid pixel detectors with GaAs:Cr sensor and Timepix readout chip
本文介绍了一种基于GaAs：Cr传感器和Timepix读出芯片的混合像元探测器的逐像元能量校准迭代方法。不同金属的特征X射线的精确测量光谱与像素探测器的分辨率和效率的卷积用于校准。在校准期间还测量探测器的能量分辨率。每像素校准的使用允许实现具有GaAs：Cr传感器的Timepix检测器的良好能量分辨率：分别在60 keV和20 keV下为8%和13%。
2015-01-14 physics.ins-det
Design and standalone characterisation of a capacitively coupled HV-CMOS sensor chip for the CLIC vertex detector
传感器和读出芯片之间的电容耦合的概念正在研究中的顶点探测器在拟议的高能CLIC电子正电子对撞机。CLICPix电容耦合像素检测器（C3 PD）是一款有源高压CMOS传感器，设计用于电容耦合到CLICPix 2读出芯片。该芯片采用商用$180$ nm HV-CMOS工艺实现，包含$25$ $μ$ m间距的$128\times128$方形像素矩阵。第一个原型已经生产了一个标准的电阻率为$\sim20$ $Ω$厘米的基板和测试在独立模式。结果显示，对于$4.8$ $μ$ W/像素的功耗，上升时间为$\sim20$ ns，电荷增益为$190$ mV/ke $^{-}$和$\sim40$ e $^{-}$ RMS噪声。的主要设计方面，以及独立的测量结果，提出。
2017-08-08 physics.ins-det
A lightweight, user-configurable detector ASIC digital architecture with on-chip data compression for MHz X-ray coherent diffraction imaging
如今，在光源处使用的大多数X射线像素检测器将原始像素数据从检测器ASIC传输。随着用于科学应用的更先进的ASIC技术节点的可用性，来自计算域的更多数字功能（例如，压缩）可以直接集成到检测器ASIC中，以提高数据速度。在本文中，我们描述了一个轻量级的，用户可配置的检测器ASIC数字架构与片上压缩，可以实现在\SI{130}{\nm}技术在一个合理的区域上的ASIC外围。此外，我们提出了一种设计，以有效地处理可变数据流的并行压缩机。该架构包括用户可选择的有损和无损压缩块。有损压缩算法的影响进行评估模拟和实验X射线重叠关联数据集。这种架构是一种实用的方法，以增加像素检测器帧速率朝向连续的\SI{1}{\MHz}制度，不仅相干成像技术，如重叠关联，而且在X射线光源的其他衍射技术。
2022-07-29 physics.ins-det
Strategies for on-chip digital data compression for X-ray pixel detectors
对具有更高帧速率的X射线像素检测器的持续需求将强调专用集成电路（ASIC）设计者提供足够的片外带宽以达到1 MHz范围中的连续帧速率的能力。为了从当前的10 kHz帧速率过渡到1 MHz帧速率，ASIC设计人员将继续在ASIC的外围封装尽可能多的高功耗高速收发器。然而，在本文中，我们提出了新的策略，使最有效地利用片外带宽，利用数据压缩计划的X射线光子计数和电荷积分像素探测器。特别是，我们描述了一种新的像素内压缩方案，从模拟到数字转换器单元转换到光子泊松噪声水平附近的编码光子计数，并实现独立于数据集的$>\!1.5\times$的压缩比。此外，我们描述了一个简单而有效的零抑制压缩方案，称为“零掩码”（ZM）位于ASIC的边缘，然后将数据流从ASIC芯片。ZM分别实现了高能X射线衍射、重叠关联成像和X射线光子相关光谱数据集的$>\!4\times$、$>\!7\times$和$>\!8\times$的平均压缩比。我们提出的概念设计，寄存器传输级框图，这些压缩方案在65纳米CMOS的物理ASIC实现。当组合时，这两种数字压缩方案可以将有效片外带宽增加6-12倍$\times$。
2020-08-01 physics.ins-det
Readout of GEM Detectors Using the Medipix2 CMOS Pixel Chip
我们操作了Medipix 2 CMOS读出芯片，与放大，整形和电荷鉴别前端电子集成在像素级上，作为一个高度分段的直接电荷收集阳极在三级气体电子倍增器（Triple-GEM）检测电离从$^{55}$ Fe X射线和电子从$^{106}$ Ru。该设备允许执行中等能量光谱测量（20%半高宽在5.9 keV $X$ -射线），仅使用数字读出和两个阈值。作为一个真正的2D探测器，它允许观察$Ar/CO_2$（70：30）和$He/CO_2$（70：30）混合物中的最小电离带电粒子的单个簇，并基于二元质心确定方法，实现良好的空间分辨率，用于主簇的位置重建，直到$\sim 50 μm$。
2006-11-23 physics.ins-det
SALSA: a new versatile readout chip for MPGD detectors
SALSA芯片是为EIC项目EPIC实验的MPGD探测器开发的多功能读出ASIC，集成前端、ADC和DSP处理器以处理数据并限制带宽，兼容连续读出与触发环境，计划于2027年量产。
2025-06-25 physics.ins-det
A 28nm Multiply-Accumulate ASIC Architecture for On-Chip Data Compression in MHz Frame Rate X-ray and Electron Pixel Detectors
本研究提出并验证了一种用于MHz帧率X射线探测器片上数据压缩的28nm乘累加ASIC架构，通过向量矩阵乘积实现定长有损压缩，适配探测器面积资源，并分析多种压缩比以支持主成分分析等压缩方法。
2025-10-09 physics.ins-det
ALDO2, a multi-function rad-hard linear regulator for SiPM-based HEP detectors
ALDO 2是一款多功能、可调、低压差线性稳压器，采用onsemi I3 T80 0. 35 ~ $μ$ m HV CMOS工艺设计，用于采用硅光电倍增器（SiPMs）的HEP探测器。该芯片具有四个独立的稳压器，两个低压通道（最大3.3 V）用于过滤和稳定前端芯片的电源，两个高压通道（最大70 V），专门为SiPM阵列提供偏置电压。每个调节器都可以独立关闭，并提供过流和过热保护。HV调节器还实现了一个电路来监控SiPM阵列的偏置电流，从而允许执行I-V曲线，从而在探测器寿命期间微调SiPM阵列的工作点。该芯片采用辐射加固技术，并已完全合格的TID为20 Mrad，1 MeV当量中子注量为$10^{15}$ cm $^{-2}$，重离子高达40 MeV cm $^2$ mg $^{-1}$ LET和$10^{10}$ cm $^{-2}$累积注量。该芯片将安装在HL-LHC阶段的两个CMS探测器中，即桶定时探测器（BTL）和高粒度量热计（HGCAL）。
2022-07-13 physics.ins-det
X-ray characterization of BUSARD chip: A HV-SOI monolithic particle detector with pixel sensors under the buried oxide
本文介绍了一种用于电离粒子探测的专用集成电路（ASIC）BUSARD的设计。ASIC是一种单片有源像素传感器，采用高压绝缘体上硅（HV-SOI）工艺制造，该工艺允许在掩埋氧化物（BOX）下方制造掩埋N+扩散作为标准工艺步骤。芯片的第一个版本BUSARD-A利用这种掩埋扩散作为电离粒子传感器。它包括一个13个$\times$ 13像素的小阵列，间距为$80\,μ$ m，每个像素具有一个带有电荷放大器的埋置扩散区，具有偏移调谐和数字处理。探测器具有多种操作模式，包括粒子计数和超阈值时间（ToT）。进行探测器的初始X射线表征，获得若干脉冲高度和ToT谱，然后将其用于执行装置的能量校准。钼$\mathbf{K_α}$发射通过使用模拟脉冲输出测量ENC的标准偏差为$127\,e^{-}$，通过使用ToT数字输出测量ENC的标准偏差为$276\,e^{-}$。ToT模式下的分辨率由像素间的变化决定。
2021-12-06 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
Characterization of CdTe Sensors with Schottky Contacts Coupled to Charge-Integrating Pixel Array Detectors for X-Ray Science
像素阵列探测器（PAD）由一个X射线传感器层组成，该传感器层逐个像素地连接到底层读出芯片。这种方法允许传感器和定制像素电子器件独立定制，以最佳地匹配X射线成像要求。在这里，我们提出了表征的CdTe传感器与两种不同的电荷积分读出芯片，凯克PAD和混合模式PAD（MM-PAD），都在我们的实验室以前开发的杂交。这些PAD中的每一个的电荷积分架构将瞬时计数率扩展了许多数量级，超出了光子计数架构所能获得的数量级。Keck PAD芯片由快速、8帧、像素内存储元件组成，帧周期为$<$ 150 ns。第二个检测器，MM-PAD，具有扩展的动态范围，通过利用像素内溢出计数器与电荷去除电路耦合，在每次溢出时激活。这允许记录从单光子水平到数千万X射线/像素/帧的信号，同时以1 kHz成帧。两种检测器芯片均由128个$\times$ 128像素阵列和（150个$μ$ m）$^2$像素组成。
2016-11-28 physics.ins-det
Timewalk correction for the Timepix3 chip obtained with real particle data
在这项工作中，我们已经开发了一个原型气体像素检测器相结合的micromegas网格与Timepix3芯片的读出。将由约50 $\mathrm{μm}$高的柱矩阵支撑的微兆箔手动放置在芯片顶部。通过在芯片上方放置阴极箔，创建了漂移间隙为13.5 mm的电离检测器。由于Timepix 3芯片可以通过时间超过阈值（ToT）同时测量到达时间（ToA）和电荷，因此可以对剩余的时间游走效应进行校正，进一步提高了沿漂移方向的位置分辨率。我们提出的时间走动校正的Timepix3芯片获得的实际数据从粒子束和跟踪性能的影响。所获得的结果表明，与以前的实验相比，沿漂移方向的单次命中和轨道的位置分辨率有显着的改善。
2019-02-15 physics.ins-det
Pushing compute and AI onto detector silicon
为了充分利用美国能源部对下一代研究基础设施的数十亿美元投资（例如，例如，如果我们的探测器是百万亿亿级，光源，对撞机），那么不仅需要探测器技术的进步，而且需要计算，特别是人工智能。让我们看一个X射线科学的例子。纳米级X射线成像是一个重要的工具，使广泛的科学探索，从材料科学和生物学机械和土木工程。下一代光源将使X射线束亮度和相干通量增加100至1,000倍。为了对更大的样本进行成像，必须提高像素阵列检测器的连续帧速率，接近1 MHz，这需要几个Tbps（聚合）来将像素数据传输到数据采集系统。使用65纳米CMOS技术，这种芯片的乐观原始数据速率约为100-200 Gbps。然而，例如，仅具有16位分辨率的$256 \times 256$像素的连续1 MHz检测器将需要1，000 Gbps（即，1 Tbps）带宽！让多个高速收发器并行运行以提供这样的带宽是不切实际的，并且代表了第一个数据瓶颈。有必要采用新的方法来减少数据大小，方法是在将数据发送到芯片外之前，以流式方式直接在检测器硅芯片内执行数据压缩或基于AI的特征提取。
2022-05-21 physics.ins-det
Scalable DAQ system operating the CHIPS-5 neutrino detector
本文为CHIPS-5中微子探测器提出一种基于模块化阵列、可扩展且成本低廉的DAQ系统，支持30个PMT和0.69纳秒时间分辨率，并通过调试测试验证了其大规模应用可行性。
2024-08-20 physics.ins-det
The Outer Tracker Detector of the HERA-B Experiment. Part II: Front-End Electronics
HERA-B外部跟踪器是一个大型探测器，具有112674个漂移室通道。它暴露在高达2x10^5/cm^2/s的粒子流中，因此可以应对类似于LHC实验预期的条件。前端读出系统基于ASD-8芯片和定制的TDC芯片，设计满足低噪声、高灵敏度、速率容差和高集成度的要求。TDC系统基于ASIC，该ASIC在总共256个仓内以约0.5ns的仓对时间进行数字化。该芯片还包括一个流水线，用于存储来自128个事件的数据，这是无死区触发和数据采集系统所需的。我们报告的发展，安装和调试的前端电子，包括接地和噪声抑制方案，并讨论其性能的HERA-B实验。
2004-12-10 physics.ins-det
On-chip Bragg peak extraction from MHz frame rate X-ray detectors using a cellular automaton architecture
University of Louisiana at Lafayette（路易斯安那大学拉法叶分校）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；Ohio State University（俄亥俄州立大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
该研究提出一种细胞自动机架构，可在传感器硅片上直接实现X射线布拉格峰的片上定位与补丁提取，能维持高帧频且可准确恢复所有峰，解决了高帧频探测器的数据带宽瓶颈问题。
2026-08-20 physics.ins-det
A new 130nm F.E readout chip for microstrip detectors
在线性对撞机（SiLC）研发合作的硅跟踪背景下，采用130 nm CMOS技术设计了一种高度紧凑的混合信号芯片，旨在读取未来国际线性对撞机实验中的硅条探测器。该芯片包括一个完整的模拟信号处理链和模数转换与相应的数字控制和读出通道的88个通道。芯片为5x 10 mm 2，其中模拟实现占总硅面积的4/5。
2009-03-26 hep-ex physics.ins-det
High-rate, high-resolution single photon X-ray imaging: Medipix4, a large 4-side buttable pixel readout chip with high granularity and spectroscopic capabilities
本文介绍了Medipix4芯片，这是一种用于高计数率能谱X射线成像的四边可拼接像素读出芯片，支持高粒度像素读出并具备单光子能量分箱与电荷共享校正功能。
2023-11-21 physics.ins-det
Test Beam Results of Geometry Optimized Hybrid Pixel Detectors
多芯片模块沉积（MCM-D）技术已经被用于构建混合像素检测器组件。本文总结了在欧洲核子研究中心的试验束活动中获得的数据分析的结果。在这里，单芯片混合ATLAS像素原型读出电子和特殊的传感器瓦片被使用。它们由德国柏林IZM的Fraunhofer Institut fuer Zuverlaessigkeit und Mikrointegration编写。传感器具有优化的传感器几何结构，称为等尺寸砖。这种设计增强了传感器单元的长方向上的双重命中的空间分辨率。
2005-11-07 physics.ins-det
A Multi-Function Radiation-Hardened HV and LV Linear Regulator for SiPM-based HEP Detectors
本文提出面向SiPM高能物理探测器的抗辐射电源管理芯片ALDO2，集成高压与低压线性稳压、监测及保护功能，并验证其在强辐射环境下的性能与可靠性。
2024-02-13 physics.ins-det
BDAQ53, a versatile pixel detector readout and test system for the ATLAS and CMS HL-LHC upgrades
BDAQ53是RD53系列混合像素探测器读出芯片的读出系统和验证框架。这些芯片是为ATLAS和CMS实验的内部跟踪探测器升级而设计的。BDAQ 53用于需要多功能性和快速定制的应用中，例如实验室测试环境，测试光束活动和质量控制测量的永久设置。它由定制和商业硬件、基于Python的软件框架和FPGA固件组成。BDAQ 53是作为开源软件开发的，软件和固件都托管在公共存储库中。
2020-10-05 physics.ins-det
Performance tests of an AGIPD 0.4 assembly at the beamline P10 of PETRA III
自适应增益积分像素检测器（AGIPD）是一种新型的检测器系统，目前正在由DESY，瑞士Paul Scherrer研究所，汉堡大学和波恩大学合作开发，主要设计用于欧洲XFEL。为了验证该探测器的关键功能，AGIPD 0.4测试芯片组件在DESY的PETRA III同步加速器的P10光束线上进行了测试。测试芯片成功地同时成像了直接同步加速器光束和单个7.05 keV光子，证明了XFEL实验所需的大动态范围。测试样品的X射线散射测量结果与标准测量结果一致，并显示了芯片在微秒时间尺度上观察动态的能力。
2013-05-14 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
High dynamic range CdTe mixed-mode pixel array detector (MM-PAD) for kilohertz imaging of hard x-rays
描述了一种硬X射线、高速、高动态范围科学X射线成像仪。该成像仪是基于混合模式像素阵列探测器（MM-PAD）读出芯片耦合到一个750微米厚的碲化镉（CdTe）传感器。完整的成像器是MM-PAD传感器/读出芯片混合体的2 x 3平铺阵列。与硅传感器相比，CdTe提高了对高能X射线的检测，使高效的X射线成像扩展到>100 keV。该探测器能够进行1 kHz成像，像素内电路的设计允许井深大于4 x 10^{6} 80 keV x射线。电荷积分前端允许超出光子计数探测器能力的高通量X射线图像的定量测量。探测器的性能进行了总结和实验测量。
2020-06-09 physics.ins-det
Low-latency NuMI Trigger for the CHIPS-5 Neutrino Detector
CHIPS研发项目旨在开发用于水下部署的负担得起的大规模水切伦科夫中微子探测器。2019年，在明尼苏达州北部部署了一个5 kt的原型探测器CHIPS-5，以研究NuMI束产生的中微子。本文介绍了CHIPS-5专用的低延迟触发系统，该系统以亚纳秒的精度将中微子从费米实验室加速器复合体泄漏到探测器。建立在现有的NOvA基础设施上，时间分配系统仅使用开源软件和传统的计算和网络元素来实现这一目标。在一项飞行时间研究中，该系统在中微子泄漏之前以96%的效率可靠地提供了提前通知$610 \pm 330\text{ ms}$。这允许实时高级分析以及硬件辅助触发，从而节省数据带宽并减少感兴趣的时间窗口之外的DAQ计算负载。
2022-02-08 physics.data-an physics.ins-det
Neutrino Characterisation using Convolutional Neural Networks in CHIPS water Cherenkov detectors
本文提出用卷积神经网络处理CHIPS水切伦科夫探测器原始事例，实现宇宙线缪子排除、束流事例分类和中微子能量估计，性能显著优于传统似然重建和简单神经网络分类。
2022-06-29 hep-ex physics.ins-det
SAMPIC: a readout chip for fast timing detectors in particle physics and medical imaging
本文介绍了法国SAMPIC公司和法国LAL公司研制的新型快速定时读出芯片SAMPIC，以及使用该芯片进行的各种测试结果。
2015-03-16 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
Transition Edge Sensor Chip Design of Modular CEνNS Detector for the Ricochet Experiment
中微子-核相干弹性散射（CE $ν$ NS）为寻找超越标准模型的物理提供了一个有价值的途径。跳弹实验的目的是在劳厄-朗之万研究所（ILL）的核反应堆中使用低温固态探测器对CE $ν$ NS光谱进行精确测量。该实验将使用一组低温热探测器，每个探测器的质量约为30 g，能量阈值为50 eV。该阵列的一部分将包含9个基于过渡边缘传感器（TES）的热量计。该设计不仅可以满足跳弹的要求，还可以作为未来中微子实验的演示器，这些实验需要数千个宏观探测器。在这篇文章中，我们提出了一个更新的TES芯片设计以及性能预测的基础上的数值建模。
2022-10-29 hep-ex physics.ins-det
Signal formation and sharing in AC-LGADs using the ALTIROC 0 front-end chip
在四维中提供高分辨率的探测器的开发已经吸引了科学界对于高能物理、核物理、医学成像、质谱以及量子信息中的应用的广泛兴趣。然而，找到一种能够实现这种愿望的技术被证明是一项艰巨的任务。在其他硅基候选器件中，低增益雪崩二极管（LGAD）已经表现出出色的时序性能，但被证明不适合精细像素化。因此，引入了AC耦合LGAD（AC-LGAD）方法，以提供时间和空间上的高分辨率，使其成为未来4D探测器的有希望的候选者。然而，必须开发适当的读出电子设备以匹配传感器的快速时间和精细间距能力。这是目前的一个重大技术挑战。在本文中，我们测试AC-LGAD原型读出的快速ASIC ALTIROC 0，最初开发的直流耦合LGAD的ATLAS实验在HL-LHC读出。分析由来自$^{90}$ Sr源或聚焦红外激光的β产生的信号。本文详细介绍了第一次成功读出的AC-LGAD传感器使用读出芯片。这一结果将为设计和构建新一代基于AC-LGAD的4D探测器铺平道路。
2022-09-15 physics.ins-det
Scientific performances of the XAA1.2 front-end chip for silicon microstrip detectors
XAA1.2是一个定制的ASIC芯片，用于硅微带探测器，由Ideas公司为AGILE航天任务中的SuperAGILE仪器改装。该芯片配备了128个输入通道，每个通道包含电荷放大器，整形器，峰值检测器和拉伸器。ASIC最重要的特点是扩展的线性度、低噪声和低功耗。XAA1.2进行了广泛的实验室测试，以研究其可指挥性和功能，并评估其科学性能。在本文中，我们描述了XAA1.2的功能，报告实验室测量和讨论的结果，强调在SuperAGILE前端电子的背景下的科学性能。
2006-11-15 astro-ph physics.ins-det
Characterization of a Serializer ASIC chip for the upgrade of the ATLAS muon detector
我们报告的串行器ASIC的设计用于ATLAS前向μ子探测器的触发数据传输。我们讨论了一个原型芯片的性能，包括功耗，延迟和稳定的工作线速率。测试结果表明，该串行器能够以至少5.76 Gbps的速率工作，误码率低于1 × 10 ^{-15}，以4.8 Gbps速率工作时功耗为200 mW。从开始将30位加载到串行化器到从串行化器传输第一位之间的等待时间被测量为约6 ns。
2015-09-21 hep-ex physics.ins-det
Radiation tolerant, thin, passive CMOS sensors read out with the RD53A chip
研究了采用150 nm LFoundry工艺制作的无源CMOS像素传感器的抗辐射性能。CMOS工艺生产线对于大规模硅探测器特别有意义，因为它们以相对较低的成本提供高产量。此外，还提供多晶硅电阻器、MIM电容器和多个金属层等多种功能，有助于增强传感器设计。一个100 $\mathrmμ$ m薄无源CMOS传感器的性能与像素间距为50 $\mathrmμ$ m在不同的照射水平，5 $\times$ 10 $^{15}$ n $_{\mathrm{eq}}$ cm $^{-2}$和1 $\times$ 10 $^{16}$ n $_{\mathrm{eq}}$ cm $^{-2}$，提出。将传感器进行凸点键合，并使用RD53A读出芯片进行读出。在最高能量密度后，测得最小电离粒子的命中检测效率大于99%。所测得的等效噪声电荷与传统的平面像素传感器相当。因此，无源CMOS传感器对于在辐射恶劣环境中工作的硅探测器来说是一个有吸引力的选择，例如LHC实验的升级。
2021-05-09 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
Characterization of Stitched Prototypes Chip for the ALICE ITS3 Upgrade
University of Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所，帕多瓦分部）
ALICE ITS3升级采用缝合单片传感器技术，通过测试束验证其高探测效率和优异空间分辨率。
2026-02-03 physics.ins-det
Study of the readout chip and silicon sensor degradation for the CMS pixel upgrade
混合硅像素探测器目前用于紧凑型μ子螺线管（CMS）实验的最内部跟踪系统。已经证明了大型强子对撞机（LHC）运行几年所能承受的辐射通量，尽管预计硅探测器靠近相互作用点的部分会出现一些退化。在大型强子对撞机升级阶段，硅像素探测器预计的剂量水平将高得多。为了面对这个方面，已经在硅传感器和读出芯片上执行了具有高于$\mathcal{O}(10^{15})$ n $_{\textrm{eq}}$ /cm $^2$的注量的专用辐照测试。在操作中的传感器和读出芯片的能量密度的函数的变化。的电荷收集效率进行了研究：部分恢复的检测器的效率，可以通过操作的检测器在一个受控的环境中，并在较高的偏置电压。
2011-10-06 hep-ex physics.ins-det
Construction of the CHIPS-M prototype and simulations of a 10 kiloton module
在2014年夏天，CHIPS合作建造并部署了CHIPS-M，这是一个26吨的原型水切伦科夫探测器，位于明尼苏达州北部的一个被洪水淹没的矿井中，离NuMI中微子束7 mrad。探测器将在整个冬季采集宇宙射线数据，以测试结构和材料以及水过滤和泵送系统后，于2015年夏季回收。Geant 4模拟了具有各种PMT类型和布局的通用水切伦科夫探测器，将用于指导10千吨级模块的设计，旨在为当前的δ CP实验提供补充信息，并制定更便宜的大型中微子探测器的路线。
2015-04-30 hep-ex physics.ins-det
Prospects for CHIPS (R&D of Water Cherenkov Detectors in Mine Pits)
CHIPS是一个研发计划，专注于设计和建造一个具有成本效益的大型水切伦科夫探测器（WCD），以研究使用加速器束的中微子振荡。具有低能量阈值的传统WCD已经被建造在特别大的地下洞穴中。这种设施的民用建设是昂贵的，挖掘阶段显着延迟探测器的安装，虽然，在最后，它提供了一个良好的屏蔽设备与多功能的物理程序。使用为LBNE WCD（arXiv：1204.2295）开发的概念，我们建议将探测器安装在深水水库中，这避免了挖掘，并利用加速器中微子束的方向性来优化探测器。在LOI（arXiv：1307.5918）之后，我们在明尼苏达州的一个矿井中浸没了一个小型测试探测器，距离NuMI轴7 mrad。通过采用IceCube和KM 3 NeT实验的一些技术思想和解决方案，我们现在专注于设计一个大型（10 - 20 kt）隔离水容器，以容纳具有水下读出和触发的光电探测器。在这里，我们更详细地描述了CHIPS的概念，其物理动机和潜力，我们简要介绍了正在进行的研发活动
2015-04-30 hep-ex physics.ins-det
Position Dependence of Charge Collection in Prototype Sensors for the CMS Pixel Detector
本文报道了CMS像素探测器的传感器研发活动。具有几种设计和技术选择的设备已在CERN PS进行了高达1 E15 n_eq/cm**2的质子通量c的辐照。之后，它们被凸块键合到未辐照的读出芯片上，并在CERN SPS的H2束线中使用高能π介子进行测试。读出芯片允许非零抑制全模拟读出，因此在噪声和电荷收集特性方面对传感器进行良好表征。信号的位置依赖性，并讨论了两种传感器选项之间的差异。
2004-08-31 physics.ins-det
CHerenkov detectors In mine PitS (CHIPS) Letter of Intent to FNAL
该意向书概述了一项建造大型但具有成本效益的100千吨基准质量水切伦科夫探测器的建议，该探测器最初将在NuMI光束线上运行。CHIPS探测器（CHerenkov探测器在矿井）将部署在一个淹没的矿井，消除了必要性和费用的实质性外部结构能够支持一个大的探测器质量。在明尼苏达州北部沿着NuMI波束有许多矿井，可以用来部署这样的探测器。特别地，Wentworth Pit 2W处于理想的离轴角以有助于CP破坏相位的测量。探测器的设计使其可以移动到矿井中的LBNE光束线一旦成为操作。
2013-09-23 hep-ex physics.ins-det
Development of Readout Electronics for a High-Speed Event-Driven Neutron Imaging Detector Based on Timepix4
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）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文提出了一种基于Timepix4芯片的高性能读出电子系统，实现了160 Gbps的全带宽读出，并通过实验验证了其稳定性和功能性。
2026-03-10 physics.ins-det
Test Beam Campaigns for the CMS Phase I Upgrade Pixel Readout Chip
目前的CMS硅像素探测器作为CMS实验的最内部组件，在LHC设计亮度下表现良好，但在LHC峰值亮度为2x 10 e34 cm^-2 s^-1时会出现严重的效率低下。因此，计划升级CMS像素检测器，包括新的读出芯片。芯片设计包括额外的片内缓冲单元以及像素单元中的高速数据链路和低阈值比较器。通过这些改变，升级后的像素检测器将能够在高亮度和堆积所带来的增加的要求下保持或甚至提高当前检测器的效率。这些设计变化的影响，例如位置分辨率和电荷收集效率进行了详细研究，使用精密跟踪望远镜在DESY试验束设施。高望远镜跟踪分辨率使得即使在被测设备的单个像素单元内也可以精确研究跟踪效率、电荷共享和收集。该出版物重点介绍了新像素读出芯片的改进性能和功能，并总结了未辐照和辐照器件的测试光束活动结果。芯片设计的功能，其改进的充电阈值，重新设计的数据传输和缓冲方案已被验证。
2014-10-02 hep-ex physics.ins-det
Design and Testing of Kinetic Inductance Detectors Made of Titanium Nitride
为了将高电阻材料用于动态电感检测器（KID），必须进行新的设计，部分原因是KID芯片和整个50欧姆读出电路之间需要阻抗匹配。从两个新的混合设计的芯片，与铝直通耦合到氮化钛微谐振器，已被测量和比较的TiN只有芯片。在混合芯片中，不存在寄生温度依赖的盒谐振。暗KID属性已被测量在一个大的谐振器。一个令人惊讶的长寿命，高达5.6毫秒，观察到在一些KID。对于其他更具重现性的器械，平均电噪声等效功率为5.4 10-19 W.Hz1/2。
2013-09-17 astro-ph.IM physics.ins-det
The Design and Construction of the Chips Water Cherenkov Neutrino Detector
本文介绍了位于明尼苏达州北部的CHIPS大型水切伦科夫中微子探测器原型的设计与建造，旨在证明中微子振荡探测器的建造成本可降低至少一个数量级，并成功验证了多项关键概念与设计。
2024-09-25 hep-ex physics.ins-det
Design of a Large Area Digital SiPM with High Fill Factor and Fully Serial Digital Readout for Single Photon Detection in Liquid Noble Gas Detectors
本文设计了一种集成单光子雪崩二极管与CMOS读出的大面积数字SiPM芯片，具有高填充因子和全串行数字读出，可用于液态惰性气体暗物质探测中的单光子探测。
2025-01-23 hep-ex physics.ins-det
Optical Link of the Atlas Pixel Detector
ATLAS像素探测器的探测器上光链路包含抗辐射接收器芯片，用于解码PIN阵列上接收到的双相标记信号，以及数据发射器芯片，用于驱动VCSEL阵列。组件安装在混合板（光电板）上。我们介绍了24 GeV质子在32 Mrad（1.2 x 10^15 p/cm ^2）下的辐照研究结果和生产经验。
2007-12-06 hep-ex physics.ins-det
All-silicon sub-Gb/s telecom detector with low dark current and high quantum efficiency on chip
我们展示了在电信波长使用硅高Q光子晶体纳米腔与横向集成的p-i-n二极管的通道选择性0.1 Gb/s的光接收器操作。由于硅具有良好的晶体特性，测得的暗电流仅为15 pA。研究了其线性和非线性特性，发现超高Q值（> 100，000）使光电流增强了100，000以上。在双光子吸收的帮助下，这在10 nW的低输入功率下是可见的，该器件的量子效率达到约10%。
2010-02-17 physics.ins-det physics.optics
Intelligent Pixel Detectors: Towards a Radiation Hard ASIC with On-Chip Machine Learning in 28 nm CMOS
针对未来高能对撞机海量数据挑战，开发了具备片上机器学习的28nm CMOS抗辐射读出ASIC，利用神经网络进行径迹预测，初步测试证实了在40MHz下实现数据压缩的可行性。
2024-11-12 hep-ex physics.ins-det
