Development of a Silicon Drift Detector Array to Search for keV-scale Sterile Neutrinos with the KATRIN Experiment
为通过KATRIN实验高灵敏度搜寻keV量级暗物质候选惰性中微子，研究人员研制了新型TRISTAN多像素硅漂移探测器焦平面阵列，并测试了其单模块的噪声、能量分辨率等光谱学性能。
2024-01-25 physics.ins-det
Investigations of Charge Collection and Signal Timing in a multi-pixel Silicon Drift Detector
本研究利用激光系统对7像素TRISTAN硅漂移探测器原型进行表征，揭示了电荷收集与信号定时同探测器几何结构的关系，为KATRIN实验搜寻keV尺度惰性中微子提供探测器响应基础。
2025-06-26 hep-ex physics.ins-det
Silicon Drift Detector Readout Electronics for a Compton Camera
康普顿照相机成像的原型探测器正在开发中。具有片上电子器件的19通道硅漂移检测器的单片阵列将用作原型系统的散射检测器。为该探测器定制设计的模拟和数字读出电子器件首先通过使用单电池硅漂移探测器进行测试。本文介绍了读出架构，并提出了测量结果。
2003-11-05 physics.ins-det
Characterization of a Silicon Drift Detector for High-Resolution Electron Spectroscopy
硅漂移探测器，广泛应用于高分辨率和高速率的X射线应用，被认为是这里的兴趣也为电子检测。氚β衰变的精确测量是TRISTAN（氚原子与活动中微子混合研究）项目的核心。本工作提出了一个单像素的SDD检测器与单能电子束从扫描电子显微镜获得的特性。的SDD检测电子，在能量范围从几个千电子伏到几十个千电子伏的适用性，证明。实验测量揭示了探测器的入射窗结构对所观察到的能量响应的强烈影响。因此，一个详细的探测器模型是必要的重建一个未知的β衰变源的光谱。
2020-06-27 nucl-ex physics.ins-det
Temperature dependencies of the energy and time resolution of silicon drift detectors
研究了硅漂移探测器（SDDs）在100 ~ 200 K温度范围内的响应特性。特别是，在130 K到200 K之间，能量分辨率可以稳定在6 keV处约150 eV，而时间分辨率在此温度范围内显示出T^3的温度依赖性。为了将X射线峰位置的变化保持在1 eV内，需要在280 K附近的1 K的稳定性内操作电子束。本文详细研究了这种温度对SDD和前置放大器的影响。
2011-03-11 physics.ins-det
Measurements of charge carrier mobilities and drift velocity saturation in bulk silicon of <111> and <100> crystal orientation at high electric fields
硅中电子和空穴的迁移率取决于许多参数。其中两个是电场和温度。先前已经观察到，欧姆传输和饱和速度之间的过渡区中的迁移率是晶格取向的函数。本文提出了一组新的参数的迁移率作为温度和电场的函数<111>和<100>晶体取向。这些参数是在温度范围为-30 ° C至50°C、电场为2 × 10^3 V/cm至2 × 10^4 V/cm的条件下，通过测量平面p^+nn^+二极管中漂移电荷载流子的飞行时间得出的。
2010-10-14 physics.ins-det
Beam test results of the irradiated Silicon Drift Detector for ALICE
硅漂移探测器将在LHC ALICE实验的ITS中装备六层圆柱形高精度位置敏感探测器中的两层。本文报道了1GeV电子辐照SDD的束流实验结果。本测试旨在验证器械在相当于ALICE运行10年期间预期粒子注量两倍的电子注量下的辐射耐受性。
2005-12-07 physics.ins-det
Silicon Drift Detectors spectroscopic response during the SIDDHARTA-2 Kaonic Helium run at the DAΦNE collider
SIDDHARTA 2合作组在FISICA NATIOTO NAZIONALE DI FISICA NATIONALI DI FRASCATI的DAΦNE对撞机上研制了大面积硅漂移探测器（SDDs）系统，用于高精度的轻K介子原子X射线光谱学。SDDs的几何结构和电场结构，以及它们的读出电路，使得这些器件适合于在DAΦNE对撞机的高本底下进行高精度的轻K介子原子光谱测量。本文介绍了SIDDHARTA-2在进行第一次氦原子实验期间SDDs系统的光谱响应，这是进行氦原子实验的前期工作
2021-11-02 physics.ins-det
Operation and calibration of the Silicon Drift Detectors of the ALICE experiment during the 2008 cosmic ray data taking period
将介绍ALICE实验硅漂移探测器在2008年宇宙射线运行期间的校准和性能。特别是监测运行参数（基线，噪声，漂移速度）的程序进行了详细说明。还测定了其他相关参数（SOP延迟、时间零点、电荷校准）。
2010-01-18 hep-ex physics.ins-det
X-Ray Silicon Drift Detector-CMOS Front-End System with High Energy Resolution at Room Temperature
我们提出了一个光谱系统构成的硅漂移探测器（SDD）耦合到CMOS电荷敏感的三极管，命名为SIRIO，专门设计，以达到最终的低噪声水平。SDD的有效面积为13 mm，已通过优化生产工艺制造，以降低阳极电流，成功地达到17 pA/cm和25 pA/cm之间的电流密度在20漂移场范围从100 V/cm到500 V/cm。该器件的最小固有噪声水平分别为1.27和1.0电子均方根。分别是20岁和30岁。在室温下，5.9 keV和脉冲发生器谱线的半高宽分别为136 eV和64 eV，对应于7.4电子均方根的等效噪声电荷;噪声阈值为165 eV。在脉冲发生器线上测量的能量分辨率的范围为82 eV FWHM（9.4电子r.m.s.）在30 C下，低至29 eV FWHM（3.3电子r.m.s.）在30 C。
2022-01-05 physics.ins-det
Commissioning of the Silicon Drift Detectors of the ALICE experiment at the LHC
硅漂移探测器（SDD）装备在大型强子对撞机ALICE实验的内部跟踪系统的两个中心层。主要的探测器性能，包括噪声，增益，漂移速度和电荷收集测量系统研究的结果将报告
2009-07-17 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Extended X-ray energy characterization of SIDDHARTA-2 large-area Silicon Drift Detectors up to 50 keV
Laboratori Nazionali di Frascati INFN（弗兰斯卡蒂国家实验室 INFN）；University of Palermo（巴勒莫大学）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；Horia Hulubei National Institute of Physics and Nuclear Engineering (IFIN-HH)（霍里亚·胡卢贝伊核物理与核工程国家研究所）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Fondazione Bruno Kessler（布鲁诺·凯斯勒基金会）；Technical University Vienna（维也纳工业大学）；Tohoku University（东北大学）
SIDDHARTA-2实验利用SDD系统研究kaonic原子X射线能谱，实现50 keV精度的能量校准。
2026-02-20 physics.ins-det
Measurement of the drift velocities of electrons and holes in high-ohmic <100> silicon
本文测量了高纯n型和p型取向硅中电子和空穴的漂移速度随电场和温度的变化<100>。测量范围包括电场值在2.5和50 kV/cm之间，温度在233和333 K之间。对于电子和空穴，我们的<100>结果与<111>文献中的漂移速度之间的差异超过15%，文献中的漂移速度也经常用于模拟<100>传感器。对于电子，结果<100>与先前的测量结果一致<100>，然而，对于空穴，对于10 kV/cm以上的场，观察到5%至15%之间的差异。结合我们的研究结果与发表的低场迁移率的数据，我们推导出参数化的漂移速度在高欧姆<100>硅的电子和空穴之间的字段0和50 kV/cm，和温度之间的233和333 K。此外，新的参数化的漂移速度的电子和空穴，这提供了更好的描述现有的数据硅<111>，比标准的参数化。
2015-08-19 hep-ex physics.ins-det
Measurement of X-ray Photon Energy and Arrival Time Using a Silicon Drift Detector
探测脉冲星的X射线辐射并获得光子到达时间是利用X射线测量脉冲星进行自主导航的基础。脉冲到达时间的精度主要取决于光子到达时间的精度。在这项工作中，硅漂移探测器被用来测量光子能量和到达时间。测量系统由信号检测器、处理单元、信号采集单元和数据接收单元组成。该系统获得了光子的能量分辨率和到达时间信息。特别地，当具有不同能量的背景噪声干扰历元折叠时，系统可以获得高信噪比脉冲轮廓。地面试验结果表明，该系统可用于以X射线脉冲星测量为有效载荷的自主导航。
2013-08-10 hep-ex physics.ins-det
Radiation tests of the Silicon Drift Detectors for LOFT
在为期三年的评估阶段的LOFT任务，候选人的M3发射机会的欧空局宇宙视野计划，我们估计和测量的硅漂移探测器（SDD）的卫星仪器的辐射损伤。特别是，我们用质子（能量为0.8和11兆电子伏）照射探测器，以研究漏电流的增加和位移损坏产生的电荷收集效率的变化，我们用超高速尘埃颗粒“轰击”探测器，以测量碎片撞击的影响。在本文中，我们描述的测量和讨论的LOFT任务的背景下的结果。
2014-08-27 astro-ph.IM physics.ins-det
Performance of a large limited streamer tube cell in drift mode
示出了漂移模式下的大（3 × 3 $cm^2$）流束管单元的性能。利用宇宙μ子穿越高精度硅望远镜，研究了探测器的空间分辨率。实验结果进行了比较与GARFIELD模拟。
2001-05-29 physics.ins-det
New 1mm thick Silicon Drift Detectors for future researches of Kaonic Atoms and the Pauli Exclusion principle
新开发的1毫米厚硅漂移探测器用于研究强子原子及泡利不相容原理，提升量子效率并支持高精度实验。
2026-03-05 physics.ins-det
A compact and modular X and gamma-ray detector with a CsI scintillator and double-readout Silicon Drift Detectors
一个未来的紧凑和模块化的X和伽马射线光谱仪（XGS）已经设计和一系列的原型已经开发和测试。该实验设想使用CsI闪烁体棒，由单单元25 mm2硅漂移探测器在两端读出。数字算法用于区分硅层中吸收的事件（较低能量X射线）和闪烁体晶体中吸收的事件（较高能量X射线和伽马射线）。的原型表征和模块化设计，为未来的实验与可能的天体物理学应用（例如，为欧空局M5电话提出的THESEUS任务）进行了讨论。
2017-04-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Precision measurement of the carrier drift velocities in <100> silicon
本文测量了具有晶体取向的高纯n型和p型硅中电子和空穴的漂移速度随电场和温度的变化。<100>测量范围包括电场值在2.4和50 kV/cm之间，温度在233和333 K之间。两种方法已被用于提取的漂移速度从当前的瞬态测量：飞行时间（TOF）的方法和拟合的模拟瞬态测量的瞬态，与参数描述的字段和温度依赖性的电子和空穴迁移率作为自由参数。一个新的流动性参数化，这也提供了一个更好的描述现有的数据比以前的，允许扩展的经典飞行时间方法的情况下，非均匀的领域。对于拟合方法，傅里叶变换卷积定理的使用使我们能够精确地确定完整设置的电子传递函数，包括传感器特性。TOF和拟合方法之间的一致性约为1%，这对应于在最高电压下200 μ m厚度的焊盘二极管的飞行时间不确定性为30 ps。结合我们的研究结果与发表的低场迁移率的数据，我们推导出的漂移速度在高欧姆硅的电子和空穴的场之间的0和50 kV/cm和温度之间的参数化233和333 K。<100>
2015-10-21 hep-ex physics.ins-det
The effect of the displacement damage on the Charge Collection Efficiency in Silicon Drift Detectors for the LOFT satellite
硅漂移探测器（SDD）技术已被选定用于大型X射线定时观测站（LOFT）空间飞行任务上的两个仪器。LOFT作为欧洲航天局“2015 - 2025年宇宙愿景”长期科学计划中M3发射机会的候选者，经历了为期三年的评估阶段。在LOFT评估阶段，我们研究了被困在地球磁层中的质子在SDD中产生的位移损伤。在以前的文章中，我们讨论了质子的非电离能损失对SDD漏电流的影响。本文测量了质子引起的位移损伤引起的电荷收集效率的变化，并与轨道上预期的损伤进行了比较。
2015-03-26 astro-ph.IM physics.ins-det
A novel detector system for KATRIN to search for keV-scale sterile neutrinos
惰性中微子是粒子物理学标准模型的最小扩展。如果它们的质量在千电子伏特范围内，它们就是可能的暗物质候选者。在实验室实验中寻找无菌中微子的一种方法是通过氚β衰变，其中新的中微子质量本征态将表现为$β$衰变谱的扭结状扭曲。TRISTAN项目的目标是用一个新的多像素硅漂移探测器系统来扩展KATRIN装置，以寻找keV级的无菌中微子信号。在本文中，我们描述了这样一个新的探测器的要求，并提出了第一个表征测量结果与7像素的原型系统。
2018-10-15 physics.ins-det
Studies of the linearity and stability of Silicon Drift Detectors for kaonic atoms X-ray spectroscopy
在DA $Φ$ NE对撞机上进行的SIDDHARTA-2实验旨在对K介子原子X射线光谱进行精确测量，以研究反K介子-核子强相互作用。为了实现这一目标，新型大面积硅漂移探测器（SDD）已经开发出来。这些器件具有特殊的几何形状、场配置和读出电子器件，可确保在线性度和稳定性方面的出色性能。本文介绍了2022年夏季进行的K介子氘测量中SDDs系统的线性测定和稳定性监测的初步结果。
2022-08-31 nucl-ex physics.ins-det
Allpix$^2$: A Modular Simulation Framework for Silicon Detectors
Allpix $^2$（读作：Allpix Squared）是一个通用的开源软件框架，用于模拟硅像素探测器。其目标是简化单个探测器和更复杂设置（如光束望远镜）的详细模拟，从入射辐射到数字化探测器响应。预定义的探测器类型可以从描述探测器参数的简单模型文件自动构造。仿真链借助直观的配置文件和可扩展的模块系统进行安排，这些模块可执行单独的仿真步骤，例如使用Geant 4工具包实现真实的电荷载流子沉积或使用漂移扩散模型实现硅中载流子的传播。从TCAD模拟导入的详细电场图可用于精确模拟硅内电荷载流子的漂移行为，为基于蒙特卡罗的粒子探测器模拟带来新的真实感水平。本文提供了一个概述的框架和选择不同的模拟模块，并提出了一个比较的模拟结果与测试光束的混合像素探测器记录的数据。重点放在框架本身的性能，使用第一原理模拟的检测器，而不解决次级ASIC特定的影响。
2018-06-15 physics.ins-det
Measurement of the effect of Non Ionising Energy Losses on the leakage current of Silicon Drift Detector prototypes for the LOFT satellite
硅漂移探测器是大型X射线定时观测卫星任务（LOFT）上仪器的基础，该任务在欧洲航天局的“宇宙愿景2015 - 2025”长期科学计划中进行了为期三年的评估阶段。硅探测器对带电粒子和中性粒子的非电离能量损失产生的位移损伤特别敏感，导致器件漏电流增加，从而恶化光谱分辨率。在LOFT评估阶段，我们用质子束在Paul Scherrer研究所加速器的质子辐照设施辐照两个硅漂移探测器，并测量了漏电流的增加。在本文中，我们报告的结果，辐射损伤的LOFT科学性能的影响进行了讨论。
2014-06-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Development of Large-area Lithium-drifted Silicon Detectors for the GAPS Experiment
我们已经开发出大面积锂漂移硅（Si（Li））探测器，以满足通用反粒子谱仪（GAPS）实验的独特要求。GAPS是一项南极气球飞行任务，计划于2020年底首次飞行。GAPS实验的目的是调查低能量宇宙射线反核，特别是反氘核，这被认为是基本上无背景的信号，从暗物质湮灭或衰变。GAPS Si（Li）探测器设计为厚度为2.5 mm，直径为10 cm，具有8个读出条。对于20至100 keV的X射线，在-35至-45 ℃的温度下，需要<4 keV（FWHM）的能量分辨率，远高于经常用于实现精细能量分辨率的液氮温度。我们研制了一种高质量的硅晶体，并采用蒸发、扩散和漂移的方法形成了均匀的锂漂移层。保护环结构和最佳的表面刻蚀被确认，以抑制漏电流，这是一个主要的噪声源。我们发现在p侧保留的薄的非漂移层有效地抑制了漏电流。在此基础上，我们成功地研制出了GAPS Si（Li）探测器。由于最终的GAPS仪器将需要>1000个直径为10厘米的Si（Li）探测器，以实现对罕见反氘事件的高灵敏度，高产率生产也是GAPS任务成功的关键因素。
2018-12-18 astro-ph.IM physics.ins-det
Simulations of the X-ray imaging capabilities of the Silicon Drift Detectors (SDD) for the LOFT Wide Field Monitor
X射线定时大型观测站（LOFT）是欧空局选定的四个宇宙观M3候选飞行任务之一，将进入评估阶段，它将彻底改变对银河系中致密物体和活动星系核中最明亮的超大质量黑洞的研究。大面积探测器（LAD）的有效面积达到了前所未有的10 m^2，它还配备了一个编码掩码宽视场监视器，负责监视LAD可能到达的大部分天空，为LAD观测到的源提供历史和背景，并触发其对最有趣和极端状态的观测。在本文中，我们提出了详细的模拟的成像能力的硅漂移探测器开发的LOFT宽视场监视器检测平面。模拟探索了探测器设计和环境条件的大参数空间，使我们能够优化探测器特性，并展示了大面积SDD在2-50 keV能量带的X射线成像性能。
2012-09-07 astro-ph.IM physics.ins-det
Characterization of the VEGA ASIC coupled to large area position-sensitive Silicon Drift Detectors
低噪声、位置敏感的硅漂移探测器（SDD）对于需要良好能量分辨率和大敏感区域的实验特别有用，如X射线天文学空间任务和医学应用。本文介绍了VEGA的实验特性，VEGA是一种定制的专用集成电路（ASIC），用作大面积（30.5 cm^2）SDD原型XDXL-2的前端电子器件。ASIC集成在专门开发的PCB上，该PCB还承载检测器。ASIC的噪声性能，独立和绑定到大面积SDD的结果，提出和讨论。
2014-07-07 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Time and Energy Measurement Electronics for Silicon Drift Detector Aimed for X-ray Pulsar Navigation
针对X射线脉冲星导航（XNAV）中的硅漂移探测器（SDD）信号读出，设计了一种具有高时间和能量分辨率的读出电子学。对于时间测量，输入信号被馈送到一个快速成形和常数分数鉴别（CFD）电路，然后由一个时间数字转换器（TDC）实现在一个现场可编程门阵列（FPGA），这是设计与bin大小为2.5 ns的数字化。在能量测量方面，采用慢速整形和模拟峰值检测电路来获取输入信号的能量信息，然后由14位模数转换器（ADC）将其数字化。时间和能量测量结果在FPGA中进行缓冲和打包，然后传输到数据处理（DP）系统。测试结果表明，时间分辨率约为3 ns，能谱半高宽（FWHM）优于160eV@5.9keV，能量动态范围为1 ~ 10 keV。同时，线性测试表明，对于不同的入射光子，残差小于1.5%。
2016-03-09 physics.ins-det physics.space-ph
Silicon PIN diodes as Neganov-Trofimov-Luke cryogenic light detectors
基于热和光复合量热计的低温稀有事件搜索通常需要具有高量子效率、良好放射性纯度和高灵敏度的大面积光子探测器。通过采用Neganov-Trofimov-Luke效应（NTLE），可以通过在电场中漂移光生电子和空穴来放大在低温下操作的半导体吸收体中的粒子相互作用的声子信号。我们在这里提出的最后结果的Neganov-Trofimov-Luke效应光探测器的电场配置优化，以提高吸收器内的电荷收集。
2018-02-14 physics.ins-det
An algorithm for calculating the Lorentz angle in silicon detectors
未来的实验将在LHC（大型强子对撞机）和高磁场的恶劣辐射环境中使用硅传感器。由于高磁场，载流子的漂移方向受到洛伦兹力的影响。此外，由此产生的辐射损伤改变了漂移的性质。本文综述了辐照前后电子和空穴的洛仑兹角的测量结果，并与计算洛仑兹角的简单算法进行了比较。
2002-08-20 hep-ex physics.ins-det
Detector Development for a Sterile Neutrino Search with the KATRIN Experiment
KATRIN（卡尔斯鲁厄氚中微子）实验研究氚$β$ -衰变谱的能量终点，以确定电子反中微子的有效质量，精度为$200\,\mathrm{meV}$（$90\,\%$ C.L.）经过三年的有效数据采集。TRISTAN（氚$β$ -衰变寻找无菌中微子）小组的目标是通过使用升级的KATRIN系统测量整个氚$β$ -衰变光谱来检测无菌中微子签名。最大的挑战之一是处理KATRIN氚源的强活性所产生的高信号速率。因此，正在设计一种新型的多像素硅漂移探测器，其能够处理高达$10^{8}\,\mathrm{cps}$的速率，在$10\,\mathrm{keV}$处具有$<200\,\mathrm{eV}$（FWHM）的优异能量分辨率。这项工作给出了一个正在进行的探测器的开发和测试结果的第一个七像素原型探测器的概述。
2018-01-24 physics.ins-det
Charge collection in the Silicon Drift Detectors of the ALICE experiment
对ALICE实验中硅漂移探测器（SDD）的电荷收集效率进行了详细的研究。已经实施了三种不同的方法来研究收集的电荷作为漂移时间的函数。第一种方法是用微型步进电机移动红外激光器，测量不同注入距离处的电荷。第二种方法是通过测量激光器在固定漂移距离处注入的电荷，改变漂移场，从而改变漂移时间。在最后一种方法中，通过测量大气μ子沉积的电荷来研究电荷收集效率随漂移时间的变化。这三种方法给出了一致的结果，并表明，在漂移期间没有电荷损失观察到的传感器类型在99%的SDD模块安装在ALICE内部跟踪系统。大气μ子也被用来测试零抑制的效果，零抑制通过擦除未通过噪声去除阈值的单元中的计数来减小数据大小。如所预期的，零抑制引入了重构电荷作为漂移时间的函数的依赖性，因为它切断了由扩散效应放大的电子云的尾部中的信号。这些测量还允许验证从探测器响应的详细蒙特卡罗模拟中提取并应用于离线数据重建的这种效应的校正。
2010-01-13 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The Sparse Readout RIGEL Application Specific Integrated Circuit for Pixel Silicon Drift Detectors in Soft X-Ray Imaging Space Applications
介绍了一种用于空间硅像素漂移探测器（PixDD）稀疏读出的专用集成电路（ASIC）RIGEL。（+20 °C时小于1 pA）和阳极电容（小于40 fF）（300 um x 300 um）的探测器，结合低噪声电子读数，即使在室温下也能达到高光谱分辨率性能。RIGEL ASIC前端架构由128个读出像素单元（RPC）的2-D矩阵组成，在300 μ m边长的正方形区域中布置为托管中央八角形焊盘（用于PixDD阳极凸点接合）和全模拟处理链，提供全形状和拉伸信号。在芯片外围，后端电子器件包括16个集成的10位Wilkinson ADC、配置寄存器和触发管理电路。一个单一的RPC的特性已经进行，其特点是：8个可选的峰值时间从0.5 μ s到5 μ s，输入电荷范围相当于30千电子伏，和小于550 uW的每通道的功耗。RPC也已经用4x 4原型PixDD和167 eV半峰全宽（FWHM）在0°C下在55 Fe的5.9 keV线处进行了测试，并且已经测量了1.8 us的峰值时间。
2022-04-27 eess.SP physics.ins-det
KATRIN Sensitivity to keV Sterile Neutrinos with the TRISTAN Detector Upgrade
University of North Carolina, Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；Triangle Universities Nuclear Laboratory（三角大学核实验室）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Münster（明斯特大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) – Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰-比科卡分部）
KATRIN 通过 TRISTAN 检测器升级，利用 Tritium β 衰变谱端点区域，研究 keV 稳态中微子的混合幅，其灵敏度可达 |U_{e4}|^2 ~ 10^{-6}，并显著扩展实验室搜索范围。
2026-04-15 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Study of the Tracking Method and Expected Performance of the Silicon Pixel Inner Tracker Applied in BESIII
北京谱仪Ⅲ（BESIII）的内漂移室在运行5年后出现了严重的老化问题。对于第一层，从2009年到2013年，气体增益下降约26%。内跟踪探测器的升级已成为BESIII实验急需解决的问题。由于CMOS像素传感器在空间分辨率和抗辐射性方面的巨大优势，采用CMOS像素传感器的内跟踪器是一种重要的候选方案。为了进行蒙特卡罗研究的预期性能，基于Geant4的硅像素探测器的全模拟已经实施。研究了硅像素内跟踪器和外漂移室相结合的跟踪方法，并开发了初步的重建软件。Monte Carlo模拟结果表明，由于硅像素探测器具有良好的空间分辨率和适中的材料预算，其动量分辨率、顶点分辨率和跟踪效率等性能都得到了显著提高。
2015-10-29 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the $^{14}$C spectrum with Silicon Drift Detectors: towards the study of forbidden $β$ transitions
ASPECT-BET项目开发了一种基于硅漂移探测器（SDD）和反符合系统的新技术，利用优化的GEANT4模拟精确测量并重建了10 keV至1 MeV范围内的禁戒$β$能谱，并在$^{14}$C源实验中证明无需使用实验形状因子即可解释能谱。
2024-05-13 nucl-ex nucl-th physics.ins-det
Track reconstruction and matching between emulsion and silicon pixel detectors for the SHiP-charm experiment
2018年7月，在CERN SPS对SHiP的Charm截面测量进行了优化。在H4质子束线的歌利亚磁铁前安装了一个沉重的移动靶，靶上装有核乳胶胶片，后面跟着一个硅像素跟踪器。在磁铁后面，放置了光纤、漂移管和RPC探测器。此次运行的目的是验证测量的可行性，开发所需的分析工具并微调探测器布局。本文介绍了像素跟踪器中的航迹重建和运动乳胶探测器中的航迹匹配。像素检测器的性能符合预期，并表明，经过适当的对齐，顶点匹配率达到87%。
2022-02-22 physics.ins-det
Allpix$^2$ -- Silicon Detector Monte Carlo Simulations for Particle Physics and Beyond
Allpix $^2$是一个多功能、开源的硅像素探测器仿真框架。它的目标是简化单个传感器和具有多个探测器的更复杂设置的详细模拟的实施。虽然最初是为高能物理中的硅探测器而创建的，但它能够模拟各种应用场景的各种探测器类型，通过其与Geant 4的接口来描述粒子与物质的相互作用，以及电荷传输和数字化的不同算法。仿真链借助直观的配置文件和可扩展的模块系统进行安排，这些模块可执行各个仿真步骤。从TCAD模拟导入的详细电场图可用于精确地模拟电荷载流子的漂移行为，为粒子探测器的蒙特卡罗模拟带来新的真实感水平。最近，Allpix $^2$对其核心框架进行了重大改进，以充分利用多核和众核处理器架构来完全并行地模拟事件。此外，引入了硅中载流子复合等新的物理模型，进一步扩展了应用范围。这一贡献提供了一个框架及其组成部分的概述，突出了多功能性和最近的发展。
2021-12-16 physics.ins-det
Thermal detection of single e-h pairs in a biased silicon crystal detector
我们证明，个别电子空穴对解决在1厘米$^2$由4毫米厚的硅晶体（0.93克）在$\sim$ 35 mK操作。探测器的一侧图案化有两个准粒子阱辅助的电热反馈跃迁边缘传感器（QET）阵列保持在地电位附近。另一侧包含覆盖率为20%的偏置网格。偏置电位高达$\pm$ 160 V的使用在这里报告的工作。光纤提供650 nm（1.9 eV）光子，每个光子在晶体中靠近栅格处产生电子-空穴（$e^{-} h^{+}$）对。漂移电荷的能量用声子传感器噪声$σ$ $\sim$ 0.09 $e^{-} h^{+}$对测量。观察到的电荷量子化对于跨晶体传输的$h^+$或$e^-$几乎相同。
2017-12-16 physics.ins-det
Crystalline optical cavity at 4 K with thermal noise limited instability and ultralow drift
晶体光学腔是当今最先进的超稳激光器的基础。在我们以前的硅腔工作的基础上，我们现在实现了基本的热噪声限制稳定性为6厘米长的硅腔冷却到4开尔文，达到$6.5\times10^{-17}$从0.8到80秒。我们还首次报道了腔频率漂移对入射光功率的明显线性依赖性。在40 nW的发射功率下获得了$-3\times10^{-19}$ /s的最低分数频率漂移，在没有光功率的情况下外推漂移接近于零。这些演示提供了一个有前途的方向，以达到一个新的性能域的稳定激光器，稳定性优于$1\times10^{-17}$和分数线性漂移低于$1\times10^{-19}$ /s。
2018-12-06 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Optimal pulse processing, pile-up decomposition and applications of silicon drift detectors at LCLS
硅漂移探测器（SDD）彻底改变了地质学和牙科学等领域的光谱学。对于超快X射线自由电子激光（FEL）实验的一个子集，SDD可以做出重大贡献。通常，未知的光谱是有趣的，携带科学数据，或者背景测量有助于识别意外信号。许多测量仅涉及几个先验已知的离散光子能量，允许堆积和光谱光子计数的单事件分解。我们设计了一个脉冲函数，并证明了通过拟合获得每个脉冲的信号幅度和上升时间，从而消除了脉冲整形的需要。通过避免脉冲整形，数十纳秒的上升时间导致减少的脉冲堆积，并允许在光子分离时间下将剩余脉冲堆积分解到数百纳秒，同时产生精度为10纳秒的到达时间信息。波形拟合同时产生高能量分辨率和高计数率（比当前数字脉冲处理器高2个数量级）。结果表明，叠加谱拟合相对简单，优于叠加谱反褶积。我们开发了一个光子堆积的统计模型，恒定强度的源，扩展到可变强度的源（典型的自由电子激光），并用它来适应一个复杂的堆积光谱。随后，我们开发了贝叶斯堆积分解方法，该方法允许以99%的准确度从6条单色线分解具有多达6个光子的单个事件的堆积。SDD的实用性将持续到X射线自由电子激光科学时代。他们的继任者ePixS混合像素探测器已经提供了数百个像素，每个像素都具有与SDD相似的性能，并且具有紧凑，坚固和实惠的封装
2019-03-19 physics.data-an physics.ins-det
Lorentz shift measurements in heavily irradiated silicon detectors in high magnetic fields
外部磁场对硅条传感器内部的漂移电荷施加洛伦兹力，从而移动收集的电荷的簇位置。该位移可能与洛伦兹角有关，在4 T的磁场中，洛伦兹角通常对于空穴为几度，对于电子为几十度。洛伦兹角取决于传感器内部的磁场、电场和温度。在这项研究中，研究了能量密度高达10^16 n/cm ^2的辐射敏感性。用波长为670 nm或1070 nm的红外激光束照射硅传感器的背面，在高达8 T的磁场中工作，通过诱导电离来测量洛伦兹位移。对于空穴，位移作为辐射的函数增加，而对于电子，它减少，甚至改变符号。事实上，辐照传感器的电子的洛伦兹位移小于空穴，在非辐照传感器中的观察结果相反，可以定性地解释由辐照传感器中的电场的结构。
2010-05-20 physics.ins-det
A measurement of Lorentz Angle of radiation-hard Pixel Sensors
为满足大型强子对撞机要求而开发的硅像素探测器在欧洲核子研究中心的ATLAS合作框架下进行了光束测试。讨论了辐照和未辐照传感器在磁场中的实验行为。给出了这些传感器在不同工作条件下洛仑兹角的测量结果。本文提出了一个计算辐照前后硅中电荷漂移的简单模型。模型预测和实验结果之间的良好协议。
2000-12-20 physics.ins-det
Electric Field Measurement by Edge Transient Current Technique on Silicon Low Gain Avalanche Detector
本文提出扩散剖面法，利用edge-TCT波形最大时间导数估计载流子扩散与电场力发散，并通过RASER仿真和激光扫描实验验证其可作为LGAD电场测量的替代方案。
2023-11-29 physics.ins-det
Extraction of Electron and Hole Drift Velocities in thin 4H-SiC PIN Detectors using High-Frequency Readout Electronics
针对 4H-SiC 探测器前端读出电子学的带宽瓶颈，开发了 10 GHz 高频读出板，首次直接测量并提取了薄型 4H-SiC 二极管的电子与空穴漂移速度，并构建了结合 TCAD、Allpix$^2$ 和 SPICE 的完整仿真环境。
2025-09-15 physics.ins-det
Optical readout tracking detector concept using secondary scintillation from liquid argon generated by a thick gas electron multiplier
利用硅光电倍增器（SiPM）首次观测到了浸没在液氩中的厚气体电子倍增器（TGEM）的孔内产生的二次闪烁。通过5.9KeV Fe-55 γ源的相互作用在液氩中产生的250个电子-离子对在2.5KV/cm场的影响下朝向1.5mm厚度的TGEM漂移，局部场足够高以在电荷穿过TGEM孔的中心区域时在液体内产生二次闪烁光。将所得的真空紫外光入射到涂有四苯基丁二烯（TPB）移相器的浸没式SiPM器件上，在器件的高量子效率区，发射光谱的峰值位于460 nm处。对于IV的SiPM过电压、9.91KV的TGEM电压和2.5KV/cm的漂移场，在SiPM装置处每个Fe-55事件产生总共62个光电子，对应于每个漂移电子150个光电子的估计增益。
2008-12-11 physics.ins-det
Simulation of DAMPE silicon microstrip detectors in the $\rm Allpix^{2}$ framework
本研究开发了基于 $\ m Allpix^{2}$ 框架的硅微条探测器模拟技术，通过结合 Geant4 粒子输运和电场模拟载流子漂移，并利用 DAMPE 实验数据验证，证明该框架能有效评估探测器性能。
2024-06-03 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ReD TPC, a novel double-phase LAr detector with Silicon Photomultiplier Readout
设计并建造了一个有效质量为185 g的双相氩时间投影室（TPC），用于反冲方向性（ReD）实验。ReD项目的目的是研究基于氩的TPC通过柱状复合对感兴趣的能量范围（20-200 keV $_{nr}$）内的核反冲的定向灵敏度，用于直接暗物质搜索。的关键新功能的ReD TPC是一个读出系统的基础上，低温硅光电倍增器，这是雇用和连续运行的第一次在氩TPC。在六个月的时间里，ReD TPC在各种操作条件下使用$γ$射线和中子源进行了调试和表征，证明了光学传感器的出色稳定性和结果的可重复性。TPC的闪烁增益和电离放大分别为$g_1 = (0.194 \pm 0.013)$ PE/光子和$g_2 = (20.0 \pm 0.9)$ PE/电子。电离闪烁信号的比率（S2/S1），有助于积极识别的候选人诱导的WIMPs定向信号，已被调查的核和电子反冲。在183 V/cm的漂移场下，对于大约60-90 keV $_{nr}$的核反冲，测量到12%的S2/S1色散，而对于沉积60 keV能量的电子反冲，测量到18%的S2/S1色散。这里报告的检测器性能满足所需的要求，以实现主要的科学目标的ReD实验中的方向性效应，由于柱状重组的搜索。在LAr的复合概率的唯象参数化，并用于建模的依赖性闪烁淬灭和电荷产量的漂移场之间的电子反冲50-500 keV和字段高达1000 V/cm。
2021-06-24 physics.ins-det
ATLAS Monitored Drift Tube Chambers in E = 11 MeV Neutron Background
通过将由3层3短标准漂移管组成的腔室暴露于中子通量密度高达16 kHz/cm 2、中子能量为E=11 MeV的中子中，研究了快中子对ATLAS μ子漂移探测器的占位率和单管分辨率的影响。具有脉冲形状能力的NE 213中子探测器和校准的BF 3中子探测器提供了对中子通量密度和能量的监测。通过比较有和无中子本底的数据集，测得漂移室对中子的灵敏度为4 × 10 ~（-4）。为了研究宇宙μ介子的轨道，在腔室的上方和下方安装了两个硅条探测器，可以将测量到的漂移半径与参考轨道进行比较。或者，使用三重和法测定单管分离度。有和没有中子辐照的数据之间的比较表明，只有一个边际的分辨率和μ子径迹重建的影响很小。
2009-08-11 hep-ex physics.ins-det
A 24-Channel Ultra-Low-Noise Preamplifier for dN/dx Measurements with Drift Tube Detectors
University of Michigan（密歇根大学）
本文提出了一种24通道超低噪声前置放大器，用于漂筒探测器中的dN/dx测量，通过三阶段放大拓扑结构和SiGe晶体管，实现了高分辨率信号放大和读出，达到了21.11 mV/fC的电荷增益、542 MHz的带宽和47.8 dB的电压增益，验证测试显示其等效噪声电荷为0.14 fC，信噪比为73，适用于未来高能物理实验。
2026-05-20 physics.ins-det
Detector setup of the VIP2 Underground Experiment at LNGS
VIP2实验通过在大约8keV的铜中寻找从2p到1s壳层的保利禁戒原子跃迁，以高灵敏度测试了泡利不相容原理。Pauli禁戒K射线的跃迁能量相对于正常的允许K线移动了约300 eV。这种能量差可以使用硅漂移探测器解决。该实验的数据是在Gran Sasso地下实验室（LNGS）中获取的，该实验室提供了对宇宙辐射的屏蔽。将给出VIP2实验的检测系统的概述。这包括用作X射线探测器的硅漂移探测器，其提供在6 keV下约150 eV的能量分辨率和用于主动屏蔽的定时信息。此外，低维护要求使其成为地下实验室中使用的优秀X射线探测器。将讨论的VIP 2设置，其中包括一个高电流的目标系统和一个被动以及一个主动屏蔽系统，使用塑料的硅光电倍增器读出。
2018-07-04 physics.ins-det quant-ph
Statistical investigation of the large-area Si(Li) detectors mass-produced for the GAPS experiment
为通用反粒子谱仪（GAPS）实验开发的锂漂移硅（Si（Li））探测器具有厚（~2.2 mm）的敏感层，大（10 cm）的直径，以及在相对较高的工作温度（约-40 ℃）下出色的能量分辨率（20-100 keV X射线约4 keV）。大批量生产的GAPS硅（锂）探测器已被执行，以构建一个大容量的硅跟踪器的GAPS。我们首次成功实现了大面积Si（Li）探测器的量产，成品率高达90%。在大规模生产过程中记录和收集了与探测器制造相关的有价值的数据集，例如探测器性能和制造参数。本研究使用统计方法分析数据集，目的是全面检查批量生产，并获得有价值的见解的制造方法。检测器和条带之间的性能参数（漏电流和电容）的足够均匀性被发现，表明高质量和稳定的批量生产。我们还搜索探测器性能和制造参数之间的相关性，通过使用数据挖掘技术。传统的多变量分析（多元回归分析）和机器学习技术（回归树分析）的互补使用，它被发现，锂漂移过程中作出了显着贡献的性能参数的成品检测器。详细调查的漂移过程中使用的环境数据，物理解释。我们的研究结果为这种大面积Si（Li）探测器的制造方法提供了有价值的见解，并鼓励未来需要大体积硅跟踪器的项目。
2022-05-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Development and tests of a new prototype detector for the XAFS beamline at Elettra Synchrotron in Trieste
的里雅斯特Elettra同步加速器的XAFS光束线结合了X射线吸收光谱和X射线衍射，提供材料的化学特定结构信息。它通过使用硅双反射布拉格单色器在2.4-27 keV的能量范围内工作。当样品透明度太低而无法进行透射测量或待研究元素在样品中太过稀释时，荧光测量可代替吸收光谱。我们报告的发展和一个新的原型探测器的基础上硅漂移探测器技术和SIRIO超低噪声前端ASIC的初步测试。新系统将能够大幅减少执行荧光测量所需的时间，同时保持较短的死区时间并保持足够的能量分辨率来执行光谱学。定制的硅传感器和电子器件是专为光束线要求而设计的。
2016-01-12 physics.ins-det
Potential for Improved Time Resolution Using Very Thin Ultra-Fast Silicon Detectors (UFSDs)
超快硅探测器（UFSD）是一种n-in-p硅探测器，使用高电阻率p体和传感器结之间的薄高掺杂p++层实现中等增益（通常为5至25）。增益的存在允许对撞击最小电离带电粒子进行优异的时间测量。一个重要的设计考虑因素是传感器的厚度，这对可实现的时间分辨率有很大的影响。我们目前的测量结果LGAD的厚度在20微米和50微米之间。这些数据符合一个公式，该公式捕捉了电子抖动和朗道波动对时间分辨率的影响。这些数据说明了具有饱和电子漂移速度和大信噪比以实现良好时间分辨率的重要性。厚度为20微米的传感器提供每次测量10至15 ps的时间分辨率，这比迄今为止通常使用的50微米传感器的值有了显著的改进。
2021-02-24 hep-ex physics.ins-det
