Development of Low-Mass Flex PCB and Nanowire Interconnect Technologies for HEP Module Integration
CERN（欧洲核子研究组织）；University of Freiburg（弗赖堡大学）
本文提出了一种用于HEP模块集成的低质量柔性印刷电路板和纳米线互连技术，通过双面垫访问和热界面评估，提升了探测器性能和可扩展性。
2026-01-18 hep-ex physics.ins-det
The electronics of the HEPD of the CSES experiment
中国地震电磁卫星（CSES）旨在为从空间监测地震做出贡献。这次空间任务由中国和意大利合作领导，将研究电磁性质的现象及其与地球物理活动的关系。这颗卫星将于2017年发射，将搭载几种仪器：两个磁力计、一个电场探测器、一个等离子体分析仪、一个朗缪尔探测器和高能粒子探测器（HEPD）。由意大利合作建造的高密度电子探测器将研究内范艾伦辐射带的时间稳定性，调查磁层、电离层和对流层电磁发射以及地震电磁扰动引起的被困粒子的沉淀。它由两层塑料触发器和一个热量计组成。入射粒子的方向由双面硅微带探测器的两个平面提供。HEPD能够分离电子和质子，并识别高达铁的原子核。HEPD还将研究宇宙射线的低能量成分。HEPD包括以下子系统：检测器、电子设备、电源和机械。电子学可分为三个模块：硅探测器、闪烁体探测器（触发、能量和否决探测器）和全局控制和数据管理。在本文中的HEPD的电子学和它的主要特点的描述将被提出。
2017-01-26 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Large-Format, Transmission-Line-Coupled Kinetic Inductance Detector Arrays for HEP at Millimeter Wavelengths
动态电感检测器（KID）是一种多功能和可扩展的检测器技术，具有广泛的应用。这些超导探测器提供了显着的优势：简单和强大的制造，固有的多路复用，将允许成千上万的检测器读出一个微波线，简单和低成本的室温电子。这些优势使得KID通过毫米波宇宙学研究对HEP科学特别有吸引力。这些潜在的宇宙学观测的例子包括通过测量动力学Sunyaev-Zeldovich效应来研究宇宙加速（暗能量），通过超深测量小尺度CMB各向异性来研究精确的宇宙学，以及通过毫米波光谱学来绘制最大尺度和最高红移的宇宙学结构分布。这类项目的主要技术挑战是成功部署大规模高密度焦平面-这一需要可以通过KID技术来解决。在本文中，我们提出了用于毫米波观测的微带耦合KID的概述，并概述了推进这类技术并实现这些即将到来的大规模实验所需的研究和开发。
2022-03-25 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Microscopic modelling of defects production and their annealing after irradiation in silicon for HEP particle detectors
在这方面的贡献，生产缺陷的辐射场和它们的演变走向平衡的硅探测器使用已建模。在定量模型中，计算的初级缺陷的产生率从弹丸-硅相互作用和反冲能量在晶格中的重新分布。考虑了空位-间隙湮没、间隙向汇的迁移、双空位和空位-杂质复合物（VP、VO、V_2O、CiO_1和CiCs）的形成。模型计算结果与实验数据吻合较好。建立了初始材料参数、温度、辐照和退火历史之间的相关性。模型预测可能是一个有用的线索，可以为新一代加速器或太空任务的探测器获得更硬的材料。
2002-09-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
A Study of the Latest Updates of the Readout System for the Hybird-Pixel Detector at HEPS
本文介绍了HEPS-BPIX混合像素探测器的最新读出系统，详述了基于两层FPGA架构的数据流管理及全新固件设计，以实现单光子分辨率、高帧率及远程控制。
2024-06-04 cs.SY eess.SY physics.ins-det
Method for detector description transformation to Unity and application in BESIII
探测器和事件可视化是高能物理实验软件的重要组成部分。Unity等现代可视化技术和多媒体制作平台为HEP实验中的可视化提供了令人印象深刻的显示效果和专业扩展。在这项研究中，自动探测器描述转换的方法，它可以转换复杂的HEP探测器的几何形状从GDML离线软件到3D建模在Unity中。该方法已成功应用于BESIII实验，并可进一步发展为事件显示、数据监控或虚拟现实等应用。它在探测器设计、离线软件开发、物理分析和下一代HEP实验以及工业核技术应用方面具有巨大的潜力。
2022-11-15 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
Implementation of A Nanosecond Time-resolved APD Detector System for NRS Experiment in HEPS-TF
本文介绍了一种用于高能光子源实验装置（HEPS-TF）核共振散射（NRS）实验的纳秒时间分辨APD探测器系统。探测器系统由APD传感器、快速前置放大器和TDC读出电路三部分组成。为了提高接收立体角和量子效率，C30703 FH APD（由Excelitas制造）被用作探测器的传感器。C30703 FH的有效感光面积为10 × 10 mm 2，吸收层厚度为110 μm。设计了增益为59 dB、带宽为2 GHz的快速读出电路，用于读出C30703跳频APD输出的微弱信号。探测器系统可以工作在单光子测量模式，因为双光子晶体增加了信噪比。该TDC采用FPGA多相法实现，分辨率为1 ns。两个启动触发之间的所有散射事件的到达时间可以由FPGA TDC记录。在14.4keV的X射线能量下，所研制的探测器（APD传感器+快速放大器）的时间分辨率（FWHM）为0.86ns，整个探测器系统（APD传感器+快速放大器+ TDC读出电路）的时间分辨率为1.4ns。
2016-09-18 physics.ins-det
Micro-Pattern Gas Detectors for Charged-Particle Tracking and Muon Detection
在美国HEP社区进行的2013年APS-DPF Snowmass夏季研究的背景下，本白皮书概述了HEP实验中用于跟踪和μ子检测的微模式气体探测器的进一步开发路线图。我们简要讨论了技术要求，并总结了这些探测器的当前能力，重点是在能源前沿的实验中，在中长期的未来。最后，对美国微型气体探测器的未来发展方向提出了建议。
2013-09-05 hep-ex 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
Fiber Bragg Grating sensors for deformation monitoring of GEM foils in HEP detectors
光纤布拉格光栅（FBG）传感器作为高精度定位和再定位传感器以及低成本、易安装、抗辐射和低空间消耗的温度和湿度器件，迄今为止主要用于高能物理（HEP）。FBG也常用于非常精确的应变测量。在这项工作中，我们提出了一种新的使用FBG的平坦度和机械张力传感器应用到宽的气体电子倍增器（GEM）箔的GE 1/1室的紧凑μ子螺线管（CMS）实验在大型强子对撞机（LHC）的欧洲核子研究中心。光纤光栅传感器的网络已被用来确定最佳的机械张力施加和表征的机械应力施加到箔。将讨论在全尺寸GE 1/1最终原型上进行的测试的初步结果和未来可能的发展。
2015-12-29 physics.ins-det
Novel Multi-pixel Silicon Photon Detectors and Applications in T2K
如今，诸如高能物理（HEP）、医学成像设备、便携式辐射探测器等的众多领域，需要一种坚固、小型、可靠和容易获得的光子检测器，其在各种环境中，例如在强磁场存在下是稳定的。最近可用的$\sim$ 1 mm $^{\textrm{2}}$有源区多像素光子计数器（MPPC）传感器，由滨松光子学公司生产，已被发现是可靠的，是一个有吸引力的选择，用于HEP应用。以下传感器特性已经过T2 K合作组织的全面测试：增益、暗噪声、检测效率、可靠性。这些似乎是稳定的;此外，还评估了许多器械之间的特征扩散。具有较大面积的传感器正在开发用于成像和直接与闪烁体耦合的目的。
2009-10-23 hep-ex physics.ins-det
Method for detector description conversion from DD4hep to Filmbox
针对高能物理实验探测器描述格式与通用3D格式不互通的问题，提出DD4hep到FBX的自动转换方法，经多类实验探测器验证可行，可支撑探测器设计等多场景应用开发。
2024-06-18 physics.ins-det
Study of charging-up effect for a single mask triple GEM detector
随着加速器系统的发展和对高亮度粒子束流的要求，具有良好位置分辨率和高速率处理能力的探测器已成为高能物理实验设计的关键。气体电子倍增器（GEM）探测器由于其良好的空间分辨率和速率处理能力，在许多高能物理实验中被广泛用作跟踪装置。GEM检测器的有效体积内的介电介质的存在改变其在暴露于外部辐射时的行为。这种机制通常被称为充电效应。在这篇文章中，效果的充电现象和初始极化效应的电介质上的腔室的增益的报告单掩模三GEM腔Ar/CO2气体混合物。
2021-07-02 hep-ex physics.ins-det
Unity based virtual reality for detector and event visualization in JUNO experiment
本文提出一种基于Unity虚拟现实的JUNO探测器与事例可视化方法，共享离线软件几何与数据模型，支持沉浸式探测器研究、事例显示、算法调优及公众宣传等应用。
2025-09-19 hep-ex physics.ins-det
The MicroTCA fast control board for generic control and data acquisition applications in HEP experiments
为了提供通用的时钟、触发和控制功能，满足高能物理实验对数据传输性能的要求，设计了一种基于高级夹层卡（AMC）规范的MicroTCA快速控制板（uFC）。uFC围绕Xilinx Kintex-7 FPGA构建，为用户提供了一个具有数据存储器、参考时钟、触发器和SFP+（小型可插拔）连接的平台，这些都是一般实验所需的。此外，它还可以访问两个板载FPGA夹层卡（FMC）插槽，这些插槽具有大量可配置I/O和高达10 Gbps的高速链路。本文介绍了第一套预生产原型的测试结果，并报告了在中国高能光子源中的应用情况。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
Snowmass Instrumentation Frontier IF02 Topical Group Report: Photon Detectors
光子探测器专题小组已经确定了两个领域，在未来十年内重点研发可能会对高能物理实验产生重大影响。这里所描述的这些领域的特点是迫切的科学需求和最近的技术进步的融合。关键信息：IF 02 -1具有从红外到紫外单光子计数能力的探测器的开发在过去十年中一直是一个非常活跃的领域。我们现在需要进行研发，通过制造更大的阵列，提高它们的能量分辨率，定时，暗计数率并扩展它们的波长覆盖范围来在HEP实验中实现这些。IF 02 -2新的光子探测器的发展正在考虑计划未来的中微子实验超越目前的技术。概念演示已经完成，我们现在需要从概念阶段转向工作探测器。光的产生、检测和操纵的科学发展非常快，主要来自我们领域之外。HEP社区将受益于致力于在粒子物理实验中实施这些先进光子技术的资源。
2022-08-27 hep-ex physics.ins-det
Observation on the bias current variation of a single mask triple GEM chamber
本研究使用5.9 keV的$^{55}$Fe X射线源连续辐照单掩膜三重GEM探测器样机，考察其长期稳定性，发现固定电压下分压器电流随时间变化导致增益改变，并系统探究了其原因与补救措施。
2023-05-04 hep-ex physics.ins-det
Control and read-out of the HEPD-02 tracking system onboard CSES-02 satellite
INFN - AC（意大利国家核物理研究所-卡泰德拉）；Università di Trento（特伦托大学）；INFN - TIFPA（意大利国家核物理研究所-技术物理与应用实验室）；Università di Torino（都灵大学）；INFN - Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所-都灵分部）；INFN - Sezione di Roma Tor Vergata（意大利国家核物理研究所-罗马托维加塔分部）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INFN - Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所-博洛尼亚分部）；Fondazione Bruno Kessler（布鲁诺·凯斯勒基金会）；Italian Space Agency（意大利航天局）；Università degli Studi di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；INFN - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所-那不勒斯分部）；Università di Roma Tor Vergata（罗马托维加塔大学）；INFN - LNF（意大利国家核物理研究所-大科学设施中心）；IFAC-CNR（国家研究委员会-应用控制与自动化研究所）；INAF-IAPS（国家天体物理研究所-空间天文物理研究所）
CSES-02卫星上的HEPD-02跟踪系统采用MAPS技术，通过定制TDAQ板和FPGA实现低功耗高效运行。
2025-12-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Materials for Future Calorimeters
未来的HEP实验对量热计材料在耐辐射性、响应时间和工程成本方面提出了严峻的挑战。2019年美国能源部基础研究需求研究报告《高能物理探测器研发》指出了未来量热法的三个优先研究方向。根据这些研究方向，兴趣信被提交给美国物理学会粒子和场分部组织的Snowmass。本报告总结了以无机，液体（油基和水基）和塑料制冷剂和波长转换器形式开发的材料，以推进HEP量热法，以应对辐射硬度，快速计时和成本效益方面的挑战。这些材料中的一些也可能在未来的HEP飞行时间系统中找到应用，并且在核物理，硬X射线成像和医疗仪器中超越HEP。
2022-03-14 hep-ex 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
Test Beam Requirements for the ILC Tracking and Vertex Detectors
在这份报告中，对ILC的顶点探测器和跟踪探测器的测试光束要求进行了讨论。它侧重于不同子系统的基础设施需求。在本摘要的第二部分，总结了关于未来基础设施的想法，这些想法超出了当前的需求。
2009-01-15 hep-ex physics.ins-det
Design, fabrication and testing of Al/p-Si Schottky and pn junctions for radiation studies
本文设计并制造了用于高能物理辐射研究的Al/p-Si肖特基和pn结二极管，提供了辐照前的测试结果，以支持辐射损伤建模和器件优化。
2024-06-26 hep-ex physics.ins-det
Impact of Detector Simulation in Particle Physics Collider Experiments
在过去的三十年里，粒子与物质相互作用的精确模拟和探测器几何形状的建模已被证明是国际高能物理（HEP）实验计划成功的关键。例如，在欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）的CMS和ATLAS粒子物理实验中，基于Geant 4的模拟软件的详细探测器建模和精确物理是这些合作的决定性因素，可以比以往任何强子对撞机实验更快地提供卓越质量的物理结果。这篇评论文章突出了粒子物理对撞机实验的探测器模拟的影响。它提出了许多使用模拟的例子，从探测器设计和优化，通过软件和计算开发和测试，在使用模拟样本的情况下，在物理结果的精度和出版周转，从数据采集到提交的差异。它还提出了成本和经济影响的模拟CMS实验的估计。未来的实验将使用越来越复杂的探测器收集更多数量级的数据，这对模拟和重建软件的性能造成了沉重的负担。因此，探索解决方案，以加快模拟和重建软件，以满足日益增长的需求，计算资源在一个时间的平面预算是一个值得立即关注的问题。文章最后简要讨论了正在考虑的潜在解决方案，这些解决方案基于利用多核机器中的核心数量增长，使用新一代协处理器，以及重新设计HEP代码以实现并发和并行计算。
2017-06-14 hep-ex physics.ins-det
Study of the performance of the HEPD apparatus for the CSES mission
高能粒子探测器（HEPD）是CSES空间任务的有效载荷之一。CSES（中国地震电磁卫星）飞行任务将调查顶部电离层的结构和动态，将监测电场和磁场以及高能粒子波动，寻找它们与地球物理活动的相互关系，以便为从空间监测地震作出贡献。HEPD由意大利合作建造，有不同的目标。它将研究内范艾伦辐射带的时间稳定性、大气中被捕获粒子的沉淀和宇宙射线的低能部分（电子5 - 100 MeV，质子15 - 300 MeV）。本文介绍了该装置分离电子和质子以及鉴定原子核直至铁的性能研究。
2017-01-30 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
IRIS-HEP Strategic Plan for the Next Phase of Software Upgrades for HL-LHC Physics
探索自然的基本组成部分及其相互作用是人类最古老和最雄心勃勃的科学努力之一。欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）代表了这一探索的巨大进步。希格斯玻色子的发现，$B$介子极其罕见的衰变的观测，以及对许多超越标准模型（SM）的可行物理理论的严格限制，都证明了大型强子对撞机物理计划的巨大科学价值。这个全球科学项目的下一阶段将是高亮度LHC（HL-LHC），它将从2029年开始收集数据，并持续到2030年代。主要的科学目标是寻找超越SM的物理学，如果它被发现，研究它的影响。在HL-LHC时代，ATLAS和CMS实验将记录大约100倍于发现希格斯玻色子所用的碰撞次数（以及两倍的能量）。美国国家科学基金会和能源部都在进行大规模的探测器升级投资，以便HL-LHC能够在这种高速率环境中运行。对用于获取、管理、处理和分析HL-LHC数据的软件研发的类似投资对于最大化升级加速器和探测器的投资回报至关重要。本报告提出了高能物理软件研究与创新研究所（IRIS-HEP）可能的第二个5年资助阶段（2023年至2028年）的战略计划，该计划将缩小剩余的软件和计算差距，以提供HL-LHC科学。
2023-02-02 hep-ex physics.acc-ph physics.comp-ph
Using the Automata Processor for Fast Pattern Recognition in High Energy Physics Experiments - A Proof of Concept
我们探索微米自动机处理器（AP）作为一个合适的商品技术，可以解决高能物理（HEP）实验中不断增长的模式识别计算需求。开发了一个玩具探测器模型，其中基于Micron AP的电子轨迹确认触发器作为测试用例。虽然主要用于基于文本的高速搜索，但我们展示了在HEP触发应用中使用Micron AP的概念证明。
2016-06-28 hep-ex physics.ins-det
Prospects in MPGDs development for neutron detection
与多丝正比室（MWPC）相比，HEP中用于检测MIP的微图案气体检测器（MPGD）提供了更好的空间分辨率，计数率能力和辐射硬度;它们的制造也更具可重复性。如果类似的优点适用于探测中子，MPGD可能会对中子科学仪器的发展做出重大贡献。为了评估中子MPGD的前景，值得了解的应用程序，将受益于性能的增益，如果他们提供了一个有竞争力的替代传统的3 He探测器。这些问题一直是RD 51与HEPTech合作于2013年10月14日至15日在CERN举办的“使用微型气体探测器进行中子探测”研讨会的焦点。这次研讨会的目的是帮助传播高能物理以外的MPGD技术，并为学术机构、潜在用户和工业界提供聚会的可能性。本文首先简要概述了高能物理中MPGD技术的发展现状，然后介绍了中子探测器设计的特点，简要讨论了3 He短缺的后果，描述了当前设施和未来ESS对中子散射科学的要求，最后介绍了中子散射的研究进展。最后，我们对可能的发展方向提出了一些建议，我们认为中子MPGD的发展对中子散射仪器的可能应用特别有意义。
2014-10-01 physics.ins-det
Optimization of multi-gigabit transceivers for high speed data communication links in HEP Experiments
高能物理（HEP）实验中的数据采集（DAQ）架构的方案包括从在线探测器的前端电子器件（FEE）到读出单元（RU）的数据传输，读出单元（RU）执行数据的在线处理，然后到数据存储器用于离线分析。随着欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）实验的重大升级，DAQ系统中的数据传输速率预计将在未来几年内达到几TB/秒。这些高速率通常与高频损耗的增加相关联，这导致检测到的信号失真和信号完整性的劣化。为了解决这个问题，我们已经开发了一种优化技术的多千兆位收发器（MGT），并实现了它的国家的最先进的20纳米Arria-10 FPGA由英特尔公司生产。该设置已针对三种可用的高速数据传输协议进行了验证，即GBT，TTC-PON和10 Gbps以太网。信号完整性的改善通过两个指标来衡量，即误码率（BER）和眼图。据观察，该技术提高了信号的完整性，降低了误码率。的测试结果和改进的信号完整性的指标，不同的链路速度的介绍和讨论。
2019-01-09 hep-ex physics.ins-det
Detector Requirements, Design, and Technologies for the FCC-ee Higgs, electroweak, and top factory
本文概述了 FCC-ee 对撞机对探测器的高精度要求，涵盖动量、能量、粒子鉴别及顶点探测等关键性能，并介绍了当前设计进展。
2025-05-10 hep-ex physics.ins-det
RF Electronics
几十年来，高能物理（HEP）仪器一直集中在电离辐射的探测器上-入射粒子或光子的能量足以在气体，液体或固体材料中产生移动电荷，这些电荷可以由前端电子（FEE）处理，以提供有关入射辐射的位置，能量和时间的信息。然而，最近提出的HEP实验需要感测或控制射频（RF）范围内的EM辐射，其中电离检测器不可用。这些实验可以利用商业部门无线数据通信爆炸性增长所促进的新兴微电子发展。半导体技术中的摩尔定律进步带来了具有突破性水平的模拟-数字集成和处理速度的先进微电子元件的最新发展。特别是，RF“片上系统”（RFSoC）平台提供了多个数据转换器接口，用于模拟世界（ADC和DAC），带宽接近10 GHz，在同一个硅芯片上有丰富的数字信号处理资源。此类器件消除了长期以来用于将分立式ADC和DAC耦合到FPGA处理器的复杂PC板接口，从而从根本上降低了功耗、阻抗失配和封装面积，同时允许消除模拟预处理电路，以利于数字处理。这些设备的成本用于广泛部署，有助于加速几个大批量商业市场中“软件定义无线电”的趋势。在本白皮书中，我们重点介绍了一些HEP应用，其中领先的RF微电子技术可以成为关键推动因素。
2022-04-04 hep-ex physics.ins-det
Luminosity measurement method for the LHC: The detector requirements studies
LHC测量的绝对标准化精度为O（1%）是理想的，但超出了目前LHC探测器的范围。本系列论文提出并评估了一种能够实现这种精度目标的测量方法。在我们先前的论文中，我们选择了相空间区域，在这个区域中，在LHC的pp碰撞中轻子对产生的截面可以被控制在小于1%的精度，并且足够大，以达到逐日绝对光度测量的可比统计精度。在本一个专用的检测器，有效地选择在拟议的相空间区域中的事件是必不可少的性能要求进行了讨论。
2010-06-19 hep-ex physics.ins-det
Integrated Circuit Design in US High-Energy Physics
本白皮书总结了美国未来高能物理（HEP）实验在集成电路设计领域的现状、计划和挑战。它已提交给CPAD（高级探测器协调小组）和2013年7月29日至8月6日在明尼苏达州举行的HEP社区夏季研究（密西西比河上的雪团）。一个讲习班，题目是：2013年5月30日至6月1日，美国高能物理IC设计研讨会（HEPIC 2013）在劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）举行。在研讨会之前，向与会者分发了白皮书草案，并在会议上讨论了内容，本文件是最终产品。白皮书的范围包括以下主题：对集成电路技术的需求，以使未来的实验在三个HEP前沿能源，宇宙和强度前沿;在不同的技术和电路设计领域的挑战和相关的R&D需求;使用不同的制造技术的动机;未来的技术，包括2.5D和3D的展望;对当前实验中使用的集成电路和已批准或拟议实验的集成电路进行调查;美国研究所的集成电路设计和未来合作的建议。
2013-07-15 hep-ex physics.ins-det
Mamba: a systematic software solution for beamline experiments at HEPS
为了满足高能光子源（HEPS）的各种实验要求，而人力资源往往有限，我们选择Bluesky作为我们软件框架Mamba的基础。为了解决Bluesky缺乏集成GUI的问题，我们选择了带反馈的命令注入作为GUI与CLI协作的主要方式;提供了RPC服务，该服务还包括不适合命令注入的功能，以及推送状态更新。为了完全支持飞行扫描等高频应用，Bluesky对异步控制的支持正在得到改进;为了支持高吞吐量实验，正在开发Mamba Data Worker（MDW），以解决这些实验中异步在线数据处理的复杂性。为了系统地简化每类实验的元数据、扫描参数和数据处理图表的规格说明，将开发一个实验参数生成器;还将制作实验专用模块，使准备步骤自动化。目前正在研究如何将现成的代码集成到Mamba中以满足特定领域的需求，并且正在开发Mamba GUI Studio（MGS）以简化GUI的实现和集成。
2022-03-28 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Quantum Dot Based Chromatic Calorimetry: A proposal
本文提出将量子点嵌入均匀量能器构建色度量能器，以改善时间分辨率与纵向分段，并通过模拟验证其在高能物理实验中的可行性。
2025-07-22 hep-ex physics.ins-det
Sensor design optimization of innovative low-power, large area MAPS for HEP and applied science
全耗尽单片有源像素（FD-MAPS）代表了最先进的探测器技术，并从高能物理实验和其他研究领域（如医学成像和天体粒子物理）的低材料预算和成本中获益。与目前使用的MAPS相比，全耗尽像素传感器具有通过漂移收集电荷的优点，这使得整个像素矩阵能够快速且均匀地响应。这些设备的功能已经在之前的概念验证产品中展示。在这篇文章中，我们描述了测试像素设计的优化，这将在ARCADIA项目的演示芯片的第一次工程运行中实施。这些优化程序包括辐射损伤模型，已在技术计算机辅助设计模拟预测传感器在不同的工作环境中的行为。
2021-08-18 physics.ins-det
Characterization of passive CMOS sensors with RD53A pixel modules
目前升级到基于加速器的HEP探测器（例如ATLAS，CMS）以及未来的项目（例如CEPC，FCC）都具有大面积硅基跟踪探测器。我们正在研究使用CMOS代工厂制造硅辐射探测器的可行性，无论是像素和大面积条形传感器。成功的概念验证将为HEP社区打开CMOS代工厂的市场潜力，这在可用性、吞吐量和成本方面将是最有利的。此外，多层信号路由的可用性将提供优化传感器几何形状和性能的自由度，其中在多晶硅层和MIM电容器中实现的偏置结构允许AC耦合。LFoundry最近采用150 nm CMOS工艺完成了条带测试结构和RD53A兼容像素传感器的原型生产。本报告将重点介绍像素模块的特性，研究在电荷收集，位置分辨率和命中效率方面的性能，并在实验室和束流测试中进行测量。我们将报告对具有25 × 100 μ ^2单元几何形状的RD53A模块的研究。
2021-11-15 hep-ex physics.ins-det
General Broken Lines as advanced track fitting method
在高能物理实验中，带电粒子的轨迹描述是通过对跟踪探测器中的测量值进行拟合而获得的。轨迹的参数化必须考虑磁场中的弯曲、能量损失和探测器材料中的多重散射。一般的虚线实现了一个轨道模型，其具有对多重散射的适当描述，导致具有相应矩阵的特殊结构的线性方程，允许快速求解，计算时间线性地取决于测量的数量。沿轨迹的全协方差矩阵的计算使应用程序能够使用全局方法对大型探测器进行基于跟踪的对准和校准。
2012-01-20 hep-ex physics.ins-det
Requirement analysis for dE/dx measurement and PID performance at the CEPC baseline detector
圆形正负电子对撞机（CEPC）不仅可以作为希格斯粒子工厂运行，还可以作为Z玻色子工厂运行，为粒子识别（PID）至关重要的风味物理研究提供了绝佳的机会。CEPC的基线探测器可以记录TOF和dE/dx信息，这些信息可以用于区分不同种类的颗粒。我们量化的物理要求和探测器的性能，使用物理基准分析与充分的模拟。我们的结论是，在基准飞行时间性能的$50\,$ ps，dE/dx分辨率应优于3%的入射粒子在桶区的相关能量大于$2\, $ GeV/c。该性能导致$K^{\pm}$鉴定的效率/纯度为97%/96%，$D^0\to π^+K^-$重建的效率/纯度为68.19%/89.05%，以及$ϕ\to K^+K^-$重建的效率/纯度为82.26%/77.70%，为相关CEPC风味物理测量提供了坚实的支持。
2022-11-15 hep-ex physics.ins-det
Effect of charging-up on the uniformity of a single mask triple GEM detector
气体电子倍增器（GEM）探测器是微图案气体探测器（MPGD）系列的高级成员之一，由于其高速率处理能力和良好的空间分辨率，在高能物理（HEP）实验中用作跟踪设备。探测器性能的一致性是任何跟踪装置的基本标准。GEM腔室的有效体积内的介电介质（Kapton）的存在改变了其在暴露于外部辐射时的行为。这种现象被称为充电效应。在本文中，针对带电和不带电的GEM箔，报告了尺寸为10 cm $\times$ 10 cm的单掩模（SM）三GEM腔室的增益、能量分辨率和计数率的均匀性。
2022-06-22 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Development of CMOS Pixel Sensors fully adapted to the ILD Vertex Detector Requirements
CMOS像素传感器正在朝着ILD顶点检测器的规格稳步发展。最近的发展进行了总结，这表明，这些设备接近符合所有主要要求，特别是读出速度需要应付光束相关的背景。这一成就基于双面阶梯概念，该概念允许在两个不同的传感器中组合单个粒子产生的信号，一个传感器用于空间分辨率，另一个传感器用于时间戳，两者都组装在同一机械支撑上。的发展状况进行了概述，以及计划完成它使用先进的CMOS工艺。
2012-03-16 hep-ex physics.ins-det
Two FPGA Case Studies Comparing High Level Synthesis and Manual HDL for HEP applications
核科学中的实时数据采集系统通常依赖于高速逻辑设计来达到快速数据速率的要求。它们主要用硬件描述语言（HDL）编码。然而，近年来出现了高级综合（HLS）编译器，其显著优点是它们依赖于广泛的C/C++语法。本文的目的是概述HDL和C/C++ HLS为基础的核科学中使用的两个实时数据采集模块的设计之间的差异。第一个模块是实时水晶识别模块，第二个模块是紧凑的事件时间戳排序模块。该评估由经验丰富的VHDL程序员完成，之前没有接受过HLS培训。对于晶体识别模块，HDL和HLS版本具有相同的事件处理间隔，并且HLS实现消耗的查找表和触发器是HDL版本的两倍。另一方面，HLS版本花了一半的时间来编写和调试。对于排序器模块，HLS版本需要大约3到4倍的逻辑资源，处理间隔稍长。与原始HDL代码相比，它也在一半的时间内完成。虽然仍然可以探索不同的编译器指令，以提高这些设计中的源代码清晰度，资源使用率和时序收敛，但该试验表明，HLS是核和等离子体科学实时系统自定义HDL实现的一种令人信服的替代方案。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
Prospects and requirements of opaque detectors in accelerator neutrino experiments
不透明探测器是最近提出的一种新的探测器概念，其中不透明闪烁体与波长漂移光纤对准，用于以相当低的能量阈值来区分电子中微子和反中微子。在这项工作中，我们调查的不透明探测器在加速器中微子实验中的增强检测能力的潜在影响。本文从类电子事件分析中的能量阈值、能量分辨率、探测效率和背景抑制等几个方面，探讨了在未来的加速器中微子实验中，使用不透明探测器是否能改善CP破坏和光无菌中微子的搜索。我们还确定了不透明探测器在模拟实验中达到指定物理目标的最低要求。我们发现，75.6%的分数的$δ_{CP}$值可以达到CP破坏发现3 $σ$置信水平或更好的不透明检测器120千吨和130千吨基准质量一起使用的中微子束从J-PARC和力矩，分别，而附近的检测器放置在约250米的来源是足以排除镓异常在2 $σ$置信水平。
2020-07-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Modulator-Based, High Bandwidth Optical Links for HEP Experiments
由于LHC实验中未来光链路的可靠性，带宽和质量的关注，我们正在研究CW激光器和光调制器作为VCSEL的替代品。如果这些链路利用非常小、低功率、高带宽并且非常抗辐射的光调制器，则这些链路将特别有用。我们已经构建了一个测试系统与3个这样的链接，每个操作在10 Gb/s。我们提出了这些链接的质量（抖动，上升和下降时间，BER）和眼罩的利润（10 GbE）为3种不同类型的调制器：铌酸锂为基础的，InP为基础的，硅为基础的。我们提出的辐射硬度测量结果高达~1012质子/cm 2和~65 krad总电离剂量（TID），确认没有单粒子效应（SEE）在10 Gb/s的3种类型的调制器。这些光学链路将成为各种规模的智能跟踪系统的组成部分，从耦合传感器到模块内和探测器外通信。我们已经使用基于Si的光子收发器构建了一个完整的40 Gb/s双向链路（四根光纤中的每根光纤均为10 Gb/s），用于100 m的运行，并将其与标准的基于VCSEL的光链路进行了比较。本文还讨论了基于光调制器的高带宽光读出系统的未来发展，以及基于光纤和自由空间数据链的应用，如本地触发和数据读出以及时钟分配。
2012-06-23 hep-ex physics.ins-det
Detector Development for the European XFEL: Requirements and Status
各种各样的应用，特别是独特的欧洲XFEL时间结构将需要开发足够的仪器，以充分利用光源的潜力。二维集成X射线探测器具有超快速读出高达4.5 MHz的1024 x 1024像素图像正在开发中，用于各种成像应用。介绍了欧洲XFEL探测器研制项目的实际情况。最后，对探测器的研发、性能优化、集成和调试等方面进行了展望。
2012-10-29 physics.ins-det
Characterisation of a new RPC prototype using conventional gas mixture
针对 bakelite RPC 计数率能力受限的问题，本文提出一种新的亚麻籽油涂覆方法，并在常规气体混合物下验证其效率表现。
2022-06-09 hep-ex physics.ins-det
A Low-Cost, Low-Power Media Converter Solution for Next-Generation Detector Readout Systems
针对HL-LHC时代高能物理数据采集系统中高端FPGA收发器利用率不足的问题，本研究评估低功耗低成本FPGA器件，实现基于lpGBT前端协议和10千兆以太网读出协议的读出后端，并以LHCb Run 4 RICH探测器为案例验证，为下一代探测器读出系统提供替代方案。
2025-02-13 hep-ex physics.ins-det
Investigation of the stability in the performance of triple GEM detectors for High Energy Physics experiments
本文针对三重 GEM 探测器原型，在外部辐射和多种氩基气体条件下研究环境参数对增益与能量分辨率的影响，并报告 SM GEM 室性能变化的实验结果。
2024-01-20 hep-ex physics.ins-det
Analytical estimates of core optics stray light noise and design requirements for ground based gravitational wave detectors
LIGO Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出解析框架，将地基引力波探测器灵敏度转化为核心光学杂散光需求，推导散射与鬼光束估计，并应用于宇宙探索者，为下一代探测器设计提供工具。
2026-09-22 gr-qc physics.ins-det
Simulation of natural radioactivity backgrounds in the central detector
江门地下中微子观测站（JUNO）是为确定中微子质量等级和探测中微子振荡的基本性质而提出的实验。JUNO中心探测器是一个具有20 kton基准质量的球形液体闪烁体探测器。要求在极低的放射性背景下实现$3\%/\sqrt{E(MeV)}$能量分辨率，这对探测器设计提出了很大的挑战。为了保证探测器的性能满足物理要求，需要对探测器进行可靠的仿真，为探测器的设计提供有用的信息。对JUNO中心探测器中的天然放射性背景进行了模拟研究，以指导探测器的设计，并对探测器材料的放射性纯度提出要求。
2015-05-13 hep-ex physics.ins-det
Towards triggerless four-dimensional detectors for High Energy Physics collider experiments
LPNHE, Sorbonne Université（巴黎高等物理化工学院，索邦大学）；Paris Diderot Sorbonne Paris Cité（巴黎第七大学 索邦巴黎城）；CNRS/IN2P3, France（法国国家科学研究中心/法国国家粒子物理研究所）
本文回顾了CMS、ATLAS和LHCb实验中引入皮秒定时信息的计划，探讨了时间与网络技术结合如何实现无触发探测器设计及其物理优势。
2026-07-03 hep-ex physics.ins-det
On-line computing challenges: detector and readout requirements
在FCC-ee机器的Z极的操作将提供尽可能高的瞬时光度，目标是收集最大的Z玻色子数据集（Tera-Z），并以前所未有的精度实现标准模型物理研究计划。FCC-ee实验的数据采集和触发系统必须设计得尽可能无偏和稳健，目标是将与这些数据集相关的系统不确定性控制在尽可能小的水平，以便不损害极小的统计不确定性。在设计这些实验，我们面临的问题探测器读出速度与一个非常紧张的材料和功率预算，触发系统的第一个硬件水平或专门实施的软件，背景源的事件大小的影响，最终精度的亮度监测（$10^{-5} - 10^{-4}$水平），和灵敏度广泛的非传统的异国情调的签名，如长寿命的非相对论性粒子。我们将回顾最苛刻的Tera-Z运行场景在线选择的各种挑战，以及它们对FCC-ee探测器设计的限制。
2021-11-07 hep-ex physics.ins-det
The upgraded Pixel detector and the commissioning of the Inner Detector tracking of the ATLAS experiment for Run-2 at the Large Hadron Collider
大型强子对撞机（LHC）运行2将提供新的挑战，以跟踪和顶点重建更高的能量，更密集的射流和更高的速率。因此，ATLAS实验在HEP中构建了第一个4层像素检测器，安装了一个新的像素层，也称为可插入B层（IBL）。IBL是像素探测器的第四层，已于2014年5月安装在现有像素探测器和新的较小半径光束管之间的3.3厘米半径处。新的探测器是为应对高辐射和预期的占用而建造的，是3D传感器和CMOS 130 nm读出电子器件的首次大规模应用。此外，像素检测器还改进了新的服务区面板，以恢复在运行-1期间丢失的约3%的缺陷模块，以及新的光学读出系统，以更高的速度读出数据，同时在增加亮度的情况下运行时减少占用。作为探测器改进的补充，在LHC关闭的两年期间，对内部探测器轨道和顶点重建进行了许多改进。其中包括开发新技术以提高喷气机密集核心的性能，优化预期条件，以及软件活动，该活动导致处理每个记录事件所需的CPU时间减少三倍。
2016-08-28 hep-ex physics.ins-det
Physics Performance and Detector Requirements at an Asymmetric Higgs Factory
本文研究HALHF非对称希格斯工厂中束流参数对束致本底的影响，并提出改进探测器设计以提升物理性能的方案，同时以旗舰希格斯工厂分析为基准进行验证。
2024-11-21 hep-ex physics.ins-det
