Development of a PCI Express Based Readout Electronics for the XPAD3 X-Ray Photon Counting Image
XPAD 3是一款大表面X射线光子计数成像仪，具有高计数率、大计数器动态特性和非常快的数据读取速度。数据通过PCI Express接口使用DMA传输并行读出。包括0.5 MPixel的完整检测器的读出帧速率相当于每秒500个图像而没有死区时间。
2011-03-21 physics.ins-det
CLARO-CMOS, a very low power ASIC for fast photon counting with pixellated photodetectors
CMOS是一种专用集成电路（ASIC），设计用于使用像素化光电探测器（如多阳极光电倍增管（Ma-PMT）、微通道板（MCP）和硅光电倍增器（SiPM））进行快速光子计数。第一个原型有四个通道，每个通道都有一个可设置增益的电荷敏感放大器和一个可设置阈值的放大器，为每个通道独立提供快速命中信息。该设计采用成熟、稳定且廉价的0.35 um CMOS工艺实现，在速度和功耗方面具有出色的性能。该原型在低速率下每通道功耗小于1 mW，在事件速率为10 MHz时每通道功耗小于2 mW。对于阈值以上10倍以内的输入信号，每个脉冲后的恢复时间小于25 ns。输入参考RMS噪声约为7.7 ke^-（1.2 fC），输入电容为3.3 pF。由于低噪声和高速度，对于几百万电子的典型光电倍增管信号，测量的时序分辨率低至10 ps RMS，对应于这些探测器的单光子响应。
2012-09-03 physics.ins-det
16-Element Superconducting Nanowire Single-Photon Detector for Gigahertz Counting at 1550-nm
我们提出了一个线性阵列，16个元素，超导纳米线单光子探测器与83.4 $\%$系统检测效率在1550 nm和9.6 ns的平均每个元素的死时间，使计数在1千兆计数每秒与$>50\%$系统检测效率。该装置是在现有的可扩展的商业过程中设计和制造的。
2021-03-25 physics.ins-det quant-ph
Precision Luminosity of LHC Proton-Proton Collisions at 13 TeV Using Hit-Counting with TPX Pixel Devices
安装在ATLAS洞穴中的Timepix（TPX）设备网络作为一个独立的系统测量LHC光度随时间的变化。这些数据来自2015年13 TeV质子-质子碰撞。使用两个TPX装置，对通过像素矩阵的颗粒产生的命中数进行计数。对LHC束的van der Meer扫描进行了分析，使用不同束流轮廓上的束流积分亮度平均值进行近似绝对光度归一化。结果表明，TPX网络具有精确测量LHC光度降低的能力。在四个传感器（每个TPX设备中有两个传感器）之间进行了比较研究，并确定亮度测量的相对短期精度为0.1%，时间间隔为10 s。在数据采集期间，测量值的内部长期时间稳定性低于0.5%。
2017-02-02 physics.ins-det
A study on the shielding mechanisms of SOI pixel detector
为了解决困扰计数型SOI像素多年的电荷注入问题，在LAPIS工艺中，连续开发了两个芯片CPIXTEG 3和CPIXTEG 3b，采用两种屏蔽机制，嵌套阱和双SOI。TCAD模拟显示屏蔽层的高薄层电阻影响屏蔽效能。在CPIXTEG 3/3b中实现了专门设计用于测量与电荷注入相关的串扰的测试结构。测试结果表明，采用屏蔽层对计数型像素是必不可少的，双SOI结构在屏蔽效果和设计灵活性方面优于嵌套阱结构。
2015-08-17 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
Full-color photon-counting single-pixel imaging
我们提出并实验证明了一种高效率的单像素成像（SPI）方案，通过集成时间相关单光子计数（TCSPC）与时分复用，以获取全色图像在极低的光水平。该方案利用数字光调制器对激光脉冲序列进行调制，实现三色结构照明，然后将光电倍增管引入TCSPC模块，实现光子计数检测。通过利用TCSPC的时间分辨能力，我们解调的频谱图像编码信号，然后重建高质量的全色图像在一个单一的一轮测量。在此基础上，采用单步测量、高速投影、欠采样等策略进一步提高了成像效率。
2021-09-06 eess.IV physics.ins-det physics.optics
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
Post-fabrication trimming of a 1024-pixel, single-photon counting, Microwave Kinetic Inductance Detector array with a pixel pitch of 150 micron
Space Research Organisation Netherlands (SRON)（荷兰空间研究所）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
针对紧密排列的微波动力学电感探测器阵列，提出制造后修整方法，将频率散布降低两个数量级，良率从76%提升至94%。
2026-09-11 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Multiple hits in wire chambers and other particle detectors
我们提出了一个分析的死时间损失计数成像探测器，如MWPC，可以解决$k$同时命中，并分析更详细的$X-Y$探测器，它有一个第三线集，允许识别同时的影响。
2007-06-08 physics.ins-det
Ultraviolet photon-counting single-pixel imaging
本文研制基于4H-SiC SPAD的自由运行紧凑型单光子探测器，并结合结构光实现紫外光子计数单像素成像，可在低照度下分辨透明物体并成像紫外光源。
2023-06-29 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Radiation Tolerance of CMOS Monolithic Active Pixel Sensors with Self-Biased Pixels
CMOS单片有源像素传感器（MAPS）被提出作为核物理和粒子物理中各种顶点探测器的技术。我们讨论了电离辐射对无死时间的MAPS（即所谓的自偏置像素）的损伤机制。此外，我们还讨论了辐射硬化传感器设计，该设计允许在将探测器暴露于1 Mrad以上的辐射剂量后操作探测器
2009-08-28 nucl-ex physics.ins-det
Single-photon counting pixel detector for soft X-rays
本文介绍首款利用LGAD传感器内部放大、可探测低至550 eV软X射线的单光子计数混合像素探测器，并在MAX IV光源Fe L$_3$边展示其增强的叠层成像性能，为软X射线应用树立新基准。
2025-09-08 physics.app-ph physics.ins-det
X-ray Imaging Using a Hybrid Photon Counting GaAs Pixel Detector
在室温下研究了混合GaAs像素探测器作为X射线成像传感器的性能。这些混合电路包括300 μ m厚的GaAs像素探测器，倒装芯片键合到CMOS单光子计数芯片（PCC）。该芯片由64 x 64个相同的方形像素（170 μ m x 170 μ m）组成，总面积为1.2 cm**2。每个单元中的电子器件包括一个ADC、一个具有3位阈值调整的ADC和一个15位计数器。该探测器是由一个肖特基二极管的半绝缘LEC-GaAs体材料上处理的阵列。IV-characteristic和检测器偏置电压扫描表明，检测器可以在200 V左右的电压下工作。通过使用用于牙科诊断的标准X射线管拍摄各种对象的图像。还测定了信噪比（SNR）。这些成像系统的应用范围从医疗应用（如数字乳房X射线照相术或牙科X射线诊断）到非破坏性材料测试（NDT）。由于探测器和读出芯片分离，可以研究和比较不同的材料。
1998-12-21 physics.ins-det physics.med-ph
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
Vacuum-compatible photon-counting hybrid pixel detector for wide-angle X-ray scattering, X-ray diffraction and X-ray reflectometry in the tender X-ray range
真空兼容的光子计数混合像素探测器已安装在超高真空（UHV）反射计的四晶体单色器（FCM）光束线的物理技术联邦（PTB）在电子存储环BESSY II在柏林，德国。该设置基于PILATUS 3 100 K模块。该探测器可用于从1.75到10 keV的光束线处可访问的整个光子能量范围。作为对已经安装的用于小角散射（SAXS）和掠入射SAXS（GISAXS）的真空兼容型PILLENT 1 M探测器的补充，可以获得更大的散射角。水冷模块位于测角仪臂上，可以相对于入射光束定位在-90°至90°之间，距离样品约200 mm。为了进行绝对散射实验的线性，均匀性和量子效率的角度依赖性，包括它们的相对不确定性，进行了研究。此外，在广角X射线散射（WAXS），X射线衍射（XRD）和X射线反射计（XRR）的性能的第一个结果。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Photocounting measurements with dead time and afterpulses in the continuous-wave regime
针对连续波探测中死时间和后脉冲导致光子漏检及噪声问题，推导并实验验证了非线性量子光子计数公式，揭示了记忆效应，并将其应用于非平衡零差探测的量子态重构。
2024-01-04 physics.ins-det quant-ph
Using a 4-megapixel hybrid photon counting detector for fast, lab-based nanoscale x-ray tomography
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本研究利用400万像素混合光电计数探测器实现快速实验室纳米级X射线断层扫描，将成像速度提升800倍，达到75-80nm的空间分辨率。
2026-02-11 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
CCCP: A CCD Controller for Counting Photons
介绍了一种用于光子计数的CCD控制器CCCP。这种新的控制器采用了全新的时钟架构，并允许以一种新颖的方式驱动CCD。它的设计针对EMCCD的驱动进行了优化，像素速率高达20 MHz，垂直传输速度快。使用该控制器，在低通量水平和高帧速率下的EMCCD的主要噪声源，时钟感应电荷，被减少到0.001 - 0.0018电子/像素/帧（取决于电子倍增增益），使得有效的光子计数成为可能。CCCP将于2009年通过3D-NTT 1项目部署在ESO NTT上，并通过BTFI项目部署在SOAR上。
2008-07-02 astro-ph physics.ins-det
The study of calibration for the hybrid pixel detector with single photon counting in HEPS-BPIX
本文介绍了为我国高能光子源研制的混合阵列像元探测器（简称HEPS-BPIX）的定标过程。在阈值扫描的基础上，量化了能量与阈值的关系，实现了阈值标定。在阈值调整方面，本文提出了基于LDAC特性的精确阈值调整算法和基于LDAC扫描的快速阈值调整算法，研究了应用于像素的阈值DAC的性能。阈值离散度从无算法的46.28 mV降低到精确算法的6.78 mV，而快速算法的阈值离散度为7.61 mV。在5 ~ 60 ℃温度范围内，精确算法的阈值离散度在5.69 mV左右，而快速算法的阈值离散度为33.21 mV，可重新校正为1.49 mV。测试结果表明，快速算法可以得到适用于硅像素模块的阈值离散度，且所需时间较短;精确算法可以得到较好的阈值离散度，但耗时较长。研究了硅像素模块噪声的温度依赖性，以评估探测器的工作状态。在较低的温度下，最小探测能量可降低约0.83keV.
2020-10-30 eess.IV hep-ex physics.ins-det
Robust electron counting for direct electron detectors with the Back-Propagation Counting method
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出反向传播计数（BPC）方法，利用无需大型训练数据集的机器学习技术，实现对直接电子探测器在高通量下每个像素多次电子撞击的稳健计数，并在合成与实验数据中验证了其在衍射重建和图像对比度上的优势。
2025-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Beam Test Studies of 3D Pixel Sensors Irradiated Non-Uniformly for the ATLAS Forward Physics Detector
具有穿透硅衬底的圆柱形电极的像素检测器（所谓的3D检测器）在辐射硬度方面提供优于标准平面传感器的优点，因为电极距离与体厚度解耦。近年来，3D传感器的开发取得了重大进展，最终在CNM（西班牙巴塞罗那）和FBK（意大利特伦托）进行的ATLAS可插入B层（IBL）升级的传感器生产达到了高潮。基于这一成功，ATLAS Forward Physics（AFP）实验选择了3D像素传感器技术作为跟踪探测器。AFP项目提出了一个新的挑战，因为需要减少与IBL有关的死区，以及传感器中辐射剂量分布的不均匀性。本文介绍了第一个AFP原型的电气特性和3D像素器件非均匀辐照的束流测试研究。
2015-04-21 physics.ins-det
A method for precise charge reconstruction with pixel detectors using binary hit information
提出了一种利用像素点的二值命中信息精确重建电荷谱的方法。该方法与读出电路提供的电荷信息无关，并且具有主要受电子噪声限制的分辨率。它依赖于在对来自粒子源的命中进行计数的同时以小步改变检测阈值的能力。基于ATLAS像素芯片FE-I4凸点键合到230 μm 3D硅传感器的测量，解决了这些错误，并显示了该方法的性能。作为例子，从放射源和电子束的电荷谱。实验结果表明，该系统的电荷分辨率（σ<200 e）接近ATLAS FE-I4像素芯片的电子噪声。
2014-08-15 physics.ins-det
Study of Silicon Pixel Sensors for Synchrotron Radiation Detection
混合像元单光子计数探测器已成功应用于同步辐射X射线探测中。本文研究了工作在全耗尽模式下的用于单光子探测的硅像素传感器。像素传感器制作在4英寸、N型、320μm厚的高电阻率硅晶片上。像素传感器具有p+-in-n结构，其具有变化的像素尺寸和间隙尺寸，包括保护环结构。之后，像素传感器被引线键合到ASIC电路上，并在同步加速器光束线（BSRF，1 W2 B）中测试X射线响应性能。通过S曲线扫描，我们可以得到能量分辨率和输入能量与等效发生器幅度之间的线性关系。我们制作的像素传感器具有良好的能量线性和高计数率取决于ASIC读出电路。我们通过引线键合获得了10 keV光子能量以上20%的能量分辨率。为了减小杂散电容，采用铟球键合传感器可以提高能量分辨率。
2015-04-15 physics.ins-det
Statistical analysis and correction of the pile-up effect in MAPMT single photoelectron counting with the SPACIROC-3 ASIC: application to the Mini-EUSO experiment
Université Paris Cité, CNRS（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心）
本文提出了一种基于SPACIROC-3 ASIC的MAPMT单光子计数中堆叠效应的统计分析与修正方法，并应用于Mini-EUSO实验以准确恢复真实光子通量。
2025-11-28 astro-ph.IM 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
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
CIX - A Detector for Spectral Enhanced X-ray Imaging by Simultaneous Counting and Integrating
提出了一种基于电荷积分和光子计数概念的混合像素探测器。第二代计数和积分X射线原型CMOS芯片（CIX）已经用不同的直接转换传感器材料（CdZnTe和CdTe）凸块接合到其8 × 8像素矩阵来操作。光子计数装置对于低到中等X射线通量给出优异的结果，但是在高速率下饱和，而电荷积分允许检测非常高的通量，但是在低速率下受到有限的信噪比的限制。因此，两种信号处理概念的组合扩展了X射线检测器的可分辨动态范围。此外，对于计数器和积分器同时操作的动态范围的大区域，可以计算检测到的X射线光谱的平均能量。该光谱信息可用于增强X射线图像的对比度。将审查的计数和积分信号处理的概念和成像系统的性能的优点。系统的动态范围和传感器响应的属性将进行讨论，并与额外的光谱信息成像的例子将被提出。
2008-02-15 physics.ins-det physics.med-ph
Electrical Characterization of a Thin Edgeless N-on-p Planar Pixel Sensors For ATLAS Upgrades
鉴于LHC向高亮度LHC（HL-LHC）的升级阶段，ATLAS实验计划用全硅系统升级内部探测器。由于其抗辐射性和成本效益，n-on-p硅技术是一个有前途的候选人，大面积像素探测器。本文报告的联合开发，由LPNHE和FBK的新型n-on-p无边缘平面像素传感器，利用有源沟槽的概念，减少在设备的外围死区。在讨论了传感器技术，并提出了一些传感器的模拟结果，一个完整的概述所生产的设备的电气特性。
2013-11-07 hep-ex physics.ins-det
Modeling crosstalk in silicon photomultipliers
光学串扰严重限制了硅光电倍增器的光子计数分辨率。在这项工作中，现实的分析模型来描述这些光电探测器的响应的串扰效应，并与实验数据进行比较。所提出的模型是基于这样的假设，即阵列的每个像素具有有限数量的可用相邻像素以通过串扰激发。死区效应和邻居之间的串扰的传播的几何方面考虑到在不同的邻居配置的模型。简单的表达式来解释串扰对脉冲高度谱的影响，以及评估由于串扰的多余的噪声因子也给出了。在暗计数条件和脉冲照明下进行专用测量。此外，研究了后脉冲对测量的脉冲高度谱的影响，并报道了像素恢复时间的测量。通过详细的波形分析获得了高分辨率的脉冲高度谱，其结果已被用来验证我们的串扰模型。
2013-02-06 physics.ins-det
Novel Silicon n-on-p Edgeless Planar Pixel Sensors for the ATLAS upgrade
考虑到LHC向HL-LHC的升级阶段，ATLAS实验计划用全硅系统升级内部探测器。由于其抗辐射性和成本效益，n-on-p硅技术是像素升级的一个有前途的候选者，这允许扩大像素探测器的面积。我们报告在FBK（特伦托，意大利）制造的新型n中p无边缘平面像素传感器的发展，利用“主动边缘”的概念，在设备的外围死区的减少。在讨论了传感器技术和制造工艺后，我们提出了针对不同传感器配置进行的器件模拟（照射前和照射后）。第一个初步结果与生产的测试结构。
2013-02-15 hep-ex physics.ins-det
3D silicon pixel detectors for the ATLAS Forward Physics experiment
ATLAS Forward Physics（AFP）项目计划在距离相互作用点约210米处安装3D硅像素探测器，并非常接近光束线（2-3 mm）。这意味着对于面向光束的传感器侧需要约100-200 $μ$ m宽的薄边缘，以使死区最小化。另一个挑战是像素传感器的预期不均匀照射。我们研究了ATLAS Insertable B-Layer产品中略微修改的FE-I4 3D像素传感器是否能够满足这些要求。AFP兼容的超薄边缘获得了一个简单的金刚石锯切。进行了电气特性和束流测试，没有观察到对漏电流和命中效率的不利影响。对于没有3D保护环的设备的剩余的不敏感的边缘小于15 $μ$ m的宽度被发现。此外，3D探测器的非均匀照射高达几个10 $^{15}$ n $_{eq}$ /cm $^2$与聚焦的23 GeV质子束或23 MeV质子束通过Al掩模中的孔。在辐照区的效率被发现是类似的一个在非辐照区，并超过97%的情况下，有利的芯片参数设置。仅在Al掩模中的孔的边缘处的窄过渡区域中，看到显著较低的效率。通过泄漏电流的位置分辨剂量测定使用小垫二极管阵列的这种效果进行了后续研究。
2015-01-09 physics.ins-det
Second Generation Readout For Large Format Photon Counting Microwave Kinetic Inductance Detectors
我们提出了第二代数字读出系统的光子计数微波动力学电感探测器（MKID）阵列工作在光学和近红外波段的发展。我们的系统保留了第一代系统的大部分核心信号处理架构，但具有更高的带宽，能够读出千像素MKID阵列。每组读出板能够读出1024个MKID像素复用超过2 GHz的带宽;两个这样的单元可以并行放置，读出一个完整的2048像素微波馈线超过4 - 8 GHz的频带。在第一代读出，我们的系统是能够识别，分析和记录光子探测事件的实时时间分辨率的顺序为几微秒。在这里，我们描述了硬件和固件，并提出了系统的噪声特性的分析。我们还提出了一种新的算法，有效地抑制IQ混频器边带低于-30 dBc。
2020-11-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of Multi-Pixel Photon Counters
多像素光子计数器（MPPC）是一种新型光电探测器，具有良好的光子计数能力。它还具有体积小、增益高、工作电压低、功耗低、能在磁场和室温下工作等优点。测试了样品的基本性能。增益约为10^6，噪声率小于1 MHz，1 p.e.阈值，并且在室温下串扰概率小于30%。对于绿光的光子检测效率是光电倍增管的两倍或更多。实验结果表明，MPPC的基本性能是令人满意的。
2006-05-29 physics.ins-det
Background Rates in Several Hard X-Ray Photon Counting Pixel Array Detectors
研究了几种像素阵列探测器的背景速率，目的是在非常低的速率实验中（例如，信号速率<0.1/s/cm ^2）将它们用于>6 keV的硬X射线。在SPring-8的实验地面上，使用未屏蔽的0.75 mm厚CdTe传感器的探测器测得的本底事件率从6 keV低能级跃迁（LLD）阈值的0.4/s/cm ^2变化到75 keV LLD阈值的0.2/s/cm ^2。具有1 mm厚硅传感器的探测器的背景较小，对于3 keV阈值为约0.08/s/cm^2，在17 keV阈值下降至约0.07/s/cm^2。这些速率主要由陆地来源决定，例如混凝土中微量杂质发射的伽马射线，直接探测宇宙射线μ子（CRM）的贡献很小，<0.01/s/cm 2。15 mm的Pb屏蔽层将CdTe中的测量速率降低至< 0.05/s/cm 2，并且将1 mm硅中的测量速率降低至<0.02/s/cm^2。额外的处理，“时间切片”，如可以在低速率实验中使用的，其中背景可能是最有问题的，被示出为进一步降低背景速率，对于硅传感器降低到< 0.004/s/cm ^2，对于CdTe降低到0.002和0.02/s/cm ^2之间，其中CdTe的精确值敏感地取决于检测器阈值，以及重新触发的使用和/或双触发阈值的使用。本底率作为阈值，屏蔽和处理的函数。我们还讨论的幅度，和校正，检测器的动态范围的限制，可以引入的时间切片。最后，我们提出了一个使用时间切片…
2022-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
High Dynamic Range X-ray Detector Pixel Architectures Utilizing Charge Removal
几个电荷集成CMOS像素前端利用电荷去除技术已经制造，以扩大动态范围的X射线衍射应用在同步辐射源和X射线自由电子激光（XFEL）。本文描述的像素建立在混合模式像素阵列检测器（MM-PAD）框架上，该框架先前由我们的小组开发以执行高动态范围成像。这些新的像素在最大通量方面比MM-PAD提高了几个数量级，MM-PAD能够测量超过10个$^{8}$ x射线/像素/秒的持续通量，同时保持对较小信号的灵敏度，直到单个x射线。为了扩展动态范围，电荷从前端放大器的积分节点移除而不中断积分。该过程发生的次数由像素中的数字计数器记录。由此，参数限制全阱从积分电容器的大小移动到数字计数器的深度。结果类似于通过对像素阵列探测器进行计数所实现的结果，但是这里所呈现的积分器被设计为容许>10 $^{11}$ x射线/像素/秒的持续通量。像素前端的线性度进行了评估，直流注入和结果。一个小规模的读出ASIC利用这些像素架构已制作和使用这些架构，以增加单X射线脉冲的动态范围在XFEL的简要讨论。
2016-10-28 physics.ins-det
A response matrix determined with a coincidence-based acquisition for correction of charge sharing spectral distortions in energy-resolved photon counting detectors
本文提出一种基于符合响应矩阵的模型无关方法，通过均匀辐照校准电荷共享概率，用于校正光子计数探测器中的电荷共享谱畸变，其性能接近聚类算法且抗噪声能力更强。
2025-08-28 physics.ins-det physics.med-ph
Performance of Irradiated Thin Edgeless N-on-P Planar Pixel Sensors for ATLAS Upgrades
鉴于LHC向高亮度LHC（HL-LHC）的升级阶段，ATLAS实验计划用全硅系统升级内部探测器。由于其抗辐射性和成本效益，n-on-p硅技术是一个有前途的候选人，大面积像素探测器。本文报告的联合开发，由LPNHE和FBK的新型n-on-p无边缘平面像素传感器，利用有源沟槽的概念，减少在设备的外围死区。在讨论传感器技术后，将讨论几个辐照样品的电气特性的完整概述。将对正在组装的探测器模块发表一些评论，并最终概述一些计划。
2013-11-15 hep-ex physics.ins-det
Performance studies of a pixel tracker in the Silicon Detector (SiD) concept for a future linear collider
使用SiD探测器的模拟框架来研究Higgs -> mumu衰变通道，表明可以通过提高带电粒子动量分辨率来实现信号显著性的显著增益。然而，对Z-> mumu衰减通道的更详细的模拟表明，通过增加跟踪器粒度无法实现分辨率的显着提高。相反，使用寿命较长的粒子对缺失/死顶点层进行的探测器稳定性研究显示了轨道分辨率的增加。现有的9.15 cm x 25 μm硅条几何形状被100 x 100微米硅像素取代，将次级顶点分辨率提高了100倍。通过使用密集射流对高度准直事件进行的研究表明，动量分辨率可以提高2倍，大大提高了信号的重要性，但需要将像素大小减小到25微米。将跟踪器粒度从9.15 cm条带升级到微米尺寸的像素需要增加传感器通道的数量和复杂性，但在大多数线性对撞机物理学中仅提供小的改进。
2011-04-23 hep-ex 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
Characterization of 128x128 MM-PAD-2.1 ASIC: A Fast Framing Hard X-Ray Detector with High Dynamic Range
介绍了一种新的X射线混合模式像素阵列探测器（MM-PAD-2.1）专用集成电路（ASIC）。MM-PAD-2.1 ASIC采用集成像素前端和动态电荷去除架构，将最大可测量X射线信号（以20 keV光子单位计）扩展至> 10个$^{7}$ X射线/像素/帧，同时在整个动态范围内保持低读取噪声，同时以高达10 kHz的帧率连续成像。像素内动态电荷去除机制防止输入放大器饱和，并与信号积分并行进行，以实现入射X射线速率> 10 $^{10}$ x射线/像素/s的无死区测量。ASIC格式包括128个$\times$ 128个正方形像素，每个像素在一侧上为150 $μ$ m，并且被设计为3侧可对接，因此可以有效地平铺大阵列。在这里，我们使用实验室X射线源和康奈尔高能同步加速器源（CHESS）来表征两个单一的ASIC原型探测器，用于低（单一X射线）和高入射通量探测。在第一个检测器中，ASIC被焊料凸点键合到500 $μ$ m厚的Si传感器上，用于有效检测低于~20 keV的X射线，而第二个检测器使用750 $μ$ m厚的CdTe传感器，用于检测高于$\sim$ 20 keV的X射线。
2022-02-16 physics.ins-det
First Experimental Evaluation of a High-Resolution Deep Silicon Photon-Counting Sensor
本文首次实验评估了一种利用电荷共享实现约1 μm亚像素分辨率的深硅光子计数探测器原型，通过35 keV光束测量验证了Monte-Carlo模拟在电极附近的准确性，并指出未连接电极的影响需进一步研究。
2024-01-17 physics.ins-det physics.med-ph
Photon arrival time tagging with many channels, sub-nanosecond deadtime, very high throughput, and fiber optic remote synchronization
时间相关单光子计数（TCSPC）和单个光子探测的时间标记在许多量子光学实验和应用物理的其他领域中是强有力的工具。使用TCSPC，例如，为了荧光寿命测量的目的，由于死时间损失和堆积，通常在速度上受到限制。我们表明，这种限制可以解除减少的死区时间的定时电子的绝对最小值所施加的检测器信号的速度，同时保持高的时间分辨率。一个补充的方法，以快速数据采集是并行化的同时读出的许多探测器通道。这对TCSPC系统的数据吞吐量提出了很高的要求，特别是在单个光子到达的时间标记方面。在这里，我们提出了一种新的设计方法，支持多达16个输入通道，极短的死区时间为650 ps，非常高的时间标记吞吐量，和80 ps的时序分辨率。为了便于多台仪器以最高精度进行远程同步，新的TCSPC电子设备为白兔光纤网络提供了接口。除了天文学领域的基础研究之外，这种远程同步任务通常出现在节点到节点距离为数十公里的量子通信网络中。除了展示新TCSPC电子产品的设计特点和基准测试结果外，我们还展示了光谱分辨和高速荧光寿命成像在医学研究中的应用结果。此外，我们还展示了如何在高光子通量的探测器信号中发生脉冲堆积可以被校正，以及这种数据采集方案在准确性和效率方面的表现。
2020-01-08 physics.data-an physics.ins-det q-bio.TO
Skipper-in-CMOS: Non-Destructive Readout with Sub-Electron Noise Performance for Pixel Detectors
Skipper-in-CMOS传感器结合了Skipper-CCD的非破坏性读出与CMOS工艺的高转换增益，实现了单光子计数与高帧率读出，实验证实其读出噪声可降至0.15rms e-。
2024-11-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Photon-number-resolution with sub-30-ps timing using multi-element superconducting nanowire single photon detectors
基于四元件超导纳米线单光子探测器的光子数分辨探测器被证明在测量单个光子的到达时间时具有低于30 ps的分辨率。该探测器可用于表征非脉冲光源的光子统计特性，并减轻高速光子计数应用中的死区效应。此外，在1550 nm处的25%的系统检测效率被证明，使得检测器可用于低通量源表征和高速光子计数和量子通信应用。该探测器的设计，制造和测试的描述，并提出了测量和理论性能之间的比较。
2008-05-15 physics.ins-det physics.optics
Calibrating the photometric performance of a high-time-resolution photon-counting imager for optical astronomy
针对高时间分辨率光子计数成像仪IMONY的光子计数过估问题，提出基于脉冲间隔指数分布的校准方法，并在3.8米望远镜上验证了星等与光子数的线性关系。
2025-06-19 astro-ph.IM physics.ins-det
UV Light Shower Simulator for Fluorescence and Cerenkov Radiation Studies
所有观测阵雨光的实验都使用装有像素化光电探测器的望远镜。在各种情况下（背景光、簇射能量、轨道接近度.）是强制性的，但永远不要进入探测器的细节，如脉冲形状，死区时间，或电荷空间效应，最终负责数据质量。正在建造一种装置，其中每个像素通过石英纤维接收来自单个370 nm UV LED的光。LED通过DAC接收电压，DAC从簇射加噪声发生器代码获得其输入（哪个像素、在什么时间、哪个幅度）。簇射的典型时间常数是一个$/mu$ s（对于光为300 m），脉冲是一个$/mu$ s宽。这与光探测器的固有时间常数（大约10 ns）相比相当长，因此，这些光探测器看到“恒定光”每隔$/mu$ s改变。这是重要的加载效果，不包括在MC代码可以观察到。光纤通过漫射器照亮像素，并且每个光纤仅照亮一个像素。配备的像素数量是这样的，它可以形成一个完整的簇射（比完整的焦面少得多）。最后，该设备还可以用于校准像素。
2005-07-18 astro-ph physics.ins-det
A Monte Carlo assessment of the spectral performance of four types of photon counting detectors
本研究详细阐述基于探测过程蒙特卡洛模型的探测器关键特性测定方法，并将其应用于四类实际光子计数探测器的光谱性能评估，可直接推导探测器完整统计特性。
2024-08-14 physics.ins-det physics.med-ph
Photon Counting Histogram Expectation Maximization Algorithm for Characterization of Deep Sub-Electron Read Noise Sensors
本文提出一种用于表征深亚电子读出噪声图像传感器的光子计数直方图期望最大化算法，能从单样本同时计算量子曝光、转换增益、偏置和读出噪声的最大似然估计，不确定性低于传统方法，并支持自动化分析与可重复研究。
2023-01-27 physics.ins-det physics.optics
High Dynamic Range Externally Time-gated Photon Counting Optical Time-domain Reflectometry
由于单光子探测器（SPD）的死区效应，其计数率达到最大值，导致光子计数光时域反射计（PC-OTDR）的动态范围随被测光纤长度的增加而减小。为了进一步提高PC-OTDR的动态范围，我们提出并演示了一种外部时间选通方案。外部时间选通方案通过使用高速光开关（即马赫-曾德尔干涉仪）来调制反向传播光信号并允许SPD仅监测光纤的某个段来实现。该方案的可行性首先研究与理论分析和仿真，然后我们实验证明它与我们的实验PC-OTDR测试平台工作在800 nm波段。在我们的研究中，在一个70米长的PC-OTDR系统中实现了30.0 dB的动态范围与50 ns的外部门，相应的11.0 dB的动态范围的改善相比，没有门操作。此外，利用改进的动态范围，利用30秒累积检测到0.37 dB损耗事件的成功识别，这在没有门控操作的情况下是不能识别的。我们的方案铺平了一条道路，发展PC-OTDR系统具有高动态范围。
2019-07-21 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Cosmic ray susceptibility of the Terahertz Intensity Mapper detector arrays
本研究探讨了宇宙射线对TIM实验KID焦平面阵列的影响，通过定制LED方案定位探测器并测量射线事件率与死区比例，证实了该设计对高能事件具有鲁棒性。
2024-07-24 astro-ph.IM physics.app-ph physics.ins-det
Microlens-enhanced SiPMs
本文提出利用微透镜阵列提升SiPMs光子探测效率，在LHCb径迹仪背景下，使PDE提升至24%、外部串扰降低40%并改善单光子时间分辨率，且模拟与测量结果吻合良好。
2025-03-05 hep-ex physics.ins-det
The Pixel Luminosity Telescope: A detector for luminosity measurement at CMS using silicon pixel sensors
本文介绍了一种用于 CMS 实验的硅像素亮度探测器，通过在 40 MHz 下统计三平面击中事件测量每束团瞬时亮度，并详细报告了其在 LHC Run 2 期间的运行性能及 Run 3 的准备情况。
2023-08-01 hep-ex physics.ins-det
