First operation of a double phase LAr Large Electron Multiplier Time Projection Chamber with a two-dimensional projective readout anode
我们以前曾报道过新型双相液氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC）的建造和成功运行。这种探测器概念提供了一种能够进行可调电荷放大的3D跟踪和量热装置，这是下一代中微子探测器和直接暗物质搜索的有前途的读出技术。在本文中，我们报告的第一个操作的LAr LEM-TPC原型-与10 $\times$ 10厘米$^2$和21厘米漂移长度的有效面积-配备了一个单一的1毫米厚的LEM放大级和二维投影读出阳极。宇宙μ介子事件被收集，完全重建，并用于表征室的性能。所获得的信号提供非常高质量的图像，并且最小电离轨道的能量损失分布给出放大的直接估计。我们发现，一个稳定的增益为27，可以实现与此对应的最小电离轨道的信噪比大于200的检测器配置。放大级的去耦和2D读出阳极的使用提供了几个优点，这些优点将在本文中描述。
2010-12-02 physics.ins-det
Building a large-area GEM-based readout chamber for the upgrade of the ALICE TPC
大型时间投影室（TPC）是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ALICE实验中跟踪和识别带电粒子的主要装置。在2019-2020年的第二次长时间关闭之后，LHC将以高达50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这大约是TPC目前读出速率的100倍。为了充分利用LHC的潜力，TPC将根据气体电子倍增器（GEM）技术进行升级。ALICE TPC外读出室（OROC）的原型配备了12个大尺寸GEM箔作为放大级，以证明用新技术取代当前多丝比例室的可行性。总面积为$\sim$ 0.76 m $^2$，是迄今为止建造的最大的基于GEM的探测器。GEM OROC安装在试验场笼内，并使用放射源进行调试。
2016-06-13 hep-ex physics.ins-det
From gated to continuous readout - the GEM upgrade of the ALICE TPC
ALICE合作计划对其中心桶探测器进行重大升级，以便能够应对2020年以后LHC亮度的增加。为了在Pb $-$ Pb碰撞中以高达50 $\,$ kHz的增加的相互作用速率进行记录，TPC将以连续读出的非门控模式运行。这就需要用基于GEM（气体电子倍增器）的读出室来替换当前采用的门控多线比例室，同时通过测量比能量损失来保持特别是在粒子识别能力方面的性能。在开始大规模生产升级的读出室之前，启动了所谓的预生产，以表征和验证最终设计的第一个完全组装的读出室的性能。该阶段于2017年3月结束，正式接受生产准备就绪，因此开始批量生产。
2018-03-12 physics.ins-det
Discharge and stability studies for the new readout chambers of the upgraded ALICE TPC
欧洲核子研究中心（CERN）LHC的大型离子对撞机实验（ALICE）时间投影室（TPC）目前装备有多丝正比室（MWPC）。门控栅格防止在气体放大期间产生的离子移动到漂移体积中。电子的最大漂移时间连同选通栅极的关闭时间允许约3 kHz的最大读出速率。在长周期2（从2021年开始）之后，LHC将以50 kHz的预期相互作用速率提供铅-铅碰撞。为了以这种速度获取数据，TPC将升级为新的读出室，允许连续读出并保留当前MWPC的能量和动量分辨率。如果适当调整施加到气体电子倍增器（GEM）的电压，则具有四个气体电子倍增器（GEM）的堆叠的腔室满足所有性能要求。为了确保这些腔室在LHC运行时稳定，进行了放电行为的研究。我们报告的研究与小型原型配备了一个或两个创业板。放电是通过GEM两端的高电压和高度电离的颗粒的组合自愿诱导的。在这些研究中，观察到“二次放电”现象。这些仅发生在初始放电之后，当GEM上方或下方的电场足够高时。初始和二次放电之间的时间范围从几十微秒到小于1微秒，随着电场的增加而减小。在GEM底侧的高压电源路径中使用去耦电阻器可将这些放电的发生转移到更高的电场。
2017-05-19 hep-ex physics.ins-det
Optimisation of the Read-out Electronics of Muon Drift-Tube Chambers for Very High Background Rates at HL-LHC and Future Colliders
在ATLAS μ子谱仪中，采用了双漂移管（MDT）腔和sMDT腔（其管径为MDT的一半）来进行μ子径迹的精确重建。sMDT腔室被设计用于在高计数率下操作，这是由于预期用于HL-LHC和未来强子对撞机的中子和伽马背景辐射。现有的MDT读出电子设备使用双极信号整形，这在信号脉冲之后引起相反极性和相同电荷的下冲。在用于sMDT的高计数率和短电子死时间下，信号脉冲堆积在先前背景脉冲的下冲上，导致信号幅度的减小和漂移时间测量中的抖动，并且因此导致漂移管效率和空间分辨率的劣化。为了进一步提高sMDT管的速率能力，可以在读出电子器件中使用基线恢复以抑制堆积效应。研制了一种具有基线恢复功能的分立式双极整形电路，并用于在24 MBq 90 Sr源辐照下读出sMDT管。测量结果显示，在高计数率下，sMDT管的性能得到了显著改善。
2016-03-29 hep-ex physics.ins-det
Charge-Focusing Readout of Time Projection Chambers
时间投影室（TPC）在粒子物理、核物理和国土安全领域有着广泛的应用。对于具有高分辨率读出的TPC，读出电子器件通常主导最终检测器的价格。我们已经开发出一种新的方法，可用于构建大规模的探测器，同时限制必要的读出区域。通过用电场聚焦漂移电荷，我们将允许小面积的电子器件对大得多的检测器体积的粒子探测敏感。由此带来的成本降低在需要大规模探测器的研究领域可能很重要，包括暗物质搜索和特殊核材料的探测。我们目前的模拟使用的软件包加菲尔德的聚焦结构与原型TPC与像素读出。这种设计应该能够实现显著的聚焦，同时保持对入射粒子的方向灵敏度。我们还提出了第一个实验结果，并与模拟比较。
2013-04-02 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
LArPix: Demonstration of low-power 3D pixelated charge readout for liquid argon time projection chambers
我们报告了一个低功耗的像素化读出系统的演示设计的三维电离电荷检测和数字读出液氩时间投影室（LArTPC）。使用定制设计的片上系统ASIC（LArPix）来唯一地仪器化电荷收集垫的像素化阵列中的每个垫，实现了非生物相容性3D电荷读出。LArPix ASIC采用180 nm体CMOS制造，提供32通道电荷敏感放大，具有自触发数字化和多路复用读出功能，温度范围为80 K至300 K。使用832通道LArPix-based读出系统与3毫米之间的垫间距，我们证明了低噪声（$<$ 500 e $^-$ RMS等效噪声电荷）和非常低的功率（$<$ 100 $μ$ W/通道）电离信号检测和读出。读出被用来成功地测量三维电离分布的宇宙射线通过LArTPC，从现有的投影技术的模糊性。该系统设计依赖于标准的印刷电路板制造技术，能够使用普通的商业设施进行大面积读出系统的可扩展和低成本生产。该演示克服了LArTPC在高占用环境中运行的关键技术障碍，例如深地下中微子实验（DUNE）的近探测器站点。
2018-09-16 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
Upgrade of the ALICE Time Projection Chamber for the LHC Run 3
大型强子对撞机（CERN）的实验之一ALICE正在进行第二次长时间关闭（LS 2）期间进行雄心勃勃的升级。这个项目的主要目标是访问罕见的事件和以前无法访问的物理观测。增加的Pb-Pb和pp碰撞率需要在LHC的下一个运行3中相应地更高的TPC操作率。到目前为止使用的操作门控MWPC读出不能以如此快的速率使用。因此，需要一种新的读出室，采用新技术，并且在动量和能量分辨率上没有任何妥协。作为解决方案，应用了气体电子倍增器（GEM）技术。这种新的读出室由内（IROC）和外（OROC）读出室组成，具有4级GEM级联，以减少后漂移离子空间电荷。这些四重堆叠已被证明提供足够的离子阻挡能力。这种结构还保持了固有能量分辨率，并将空间电荷失真保持在可容忍的水平。GEM在运行过程中无法修复，因此为了尽量减少不合适的箔片，开发了质量保证体系。这些洁净室测量研究孔尺寸均匀性、增益均匀性和电稳定性。由于连续读出，更高的读出速率是可能的。新的ASIC-SAMPA就是为此而开发的。在ROC组装之后，一些腔室在ALICE洞穴中进行了测试，并在CERN的GIF开始了对ROC主体的进一步测试。
2020-04-22 hep-ex physics.ins-det
Recent results of Micromegas sDHCAL with a new readout chip
未来直线对撞机的量热法可能基于粒子流方法，其中粒度是高喷射能量分辨率的关键。在不同的技术，Micromegas室与1平方厘米垫分割的强子量能器的活性介质进行了研究。一个1平方米的腔室与9216个通道读出的低噪声前端ASIC称为MICROROC最近已建成和测试。室设计，ASIC电路和初步的测试梁的结果报告。
2012-02-03 hep-ex physics.ins-det
Design, Construction and Performance Tests of a Prototype MicroMegas Chamber with Two Readout Planes in a Common Gas Volume
本文讨论了一种基于MicroMegas技术的原型探测器的设计和性能，该探测器在一个共同的气体体积中具有两个探测平面。该探测器适用于LHC探测器的前向区域，解决了高速率环境和有限的可用空间。每个检测平面的有效面积为9x9 cm^2，具有二维条带读数，并由高度为14 mm的公共气体区域隔开。将用作阴极的微网放置在公共气体体积的中间，将其分成两个单独的单元。该设置允许以2 mrad的精度对入射粒子进行角度重建。由于这种设计通过减少材料预算来减少多次散射效应的影响，因此可以设想低能束实验的可能应用。原型探测器的性能进行了测试与4.4 GeV的电子束，在DESY的测试束设施提供。
2016-10-29 physics.ins-det
Characterization of the Electronic Noise in the Readout of Resistive Micromegas in the High-Angle Time Projection Chambers of the T2K Experiment
针对T2K实验大角度时间投影室中基于电阻型Micromegas和AFTER芯片的读出系统，建立了电子学噪声分析模型，并验证了蒙特卡罗模拟与实验数据的高度一致性。
2025-04-10 physics.ins-det
A High Pressure Time Projection Chamber with Optical Readout
质子-核散射测量和高分辨率中微子-核相互作用成像是未来实验中降低中微子振荡系统不确定性的关键。一个高压时间投影室（HPTPC）原型已经在伦敦皇家霍洛威大学和欧洲核子研究中心建成并投入使用，作为HPTPC发展的第一步，该HPTPC能够进行这些测量，作为未来长基线中微子振荡实验（如深地下中微子实验）的一部分。在本文中，我们描述的设计和操作的原型HPTPC与氩基气体混合物。我们报告成功的混合充电和光学读出，使用四个CCD相机，从Am-241源的信号。
2021-06-02 hep-ex physics.ins-det
Cosmic Ray Measurements Using Charge and Light Readout in a Pixelated Liquid Argon Time Projection Chamber
SoLAr项目利用像素化液氩时间投影室的电荷和光读出技术，实现了对宇宙射线缪子的高效率探测和能量分辨率提升。
2025-12-11 hep-ex physics.ins-det
A Novel Self-supporting GEM-based Amplification Structure for a Time Projection Chamber at the ILC
现代时间投影室越来越多地基于微图案气体检测器读出系统。本文介绍了一种气体电子倍增器箔的自支撑安装方法。它基于重量轻的陶瓷网格，并承诺以最小的死区和材料覆盖大的读出区域，同时确保平坦和机械稳定的安装。该结构已在时间投影室原型中进行了测试，使用宇宙μ子轨道。量化了安装结构对电荷测量、径迹重建和单点分辨率的影响。
2015-06-11 hep-ex physics.ins-det
A Time Projection Chamber with GEM-Based Readout
对于计划中的国际直线对撞机上的国际大型探测器概念，研究了使用具有微图案气体探测器读出的时间投影室作为主要跟踪探测器。在本文中，结果从原型TPC，放置在1 T螺线管字段和读出与三个独立的GEM为基础的读出模块，报告。TPC暴露于DESY II同步加速器的6 GeV电子束。给出了重建命中的效率、漂移速度的测量、空间点分辨率和场不均匀性的控制。
2016-04-04 hep-ex physics.ins-det
A high dynamic Micro Strips Ionization Chamber featuring Embedded Multi DSP Processing
本文介绍了一种X射线探测器，它是一个具有一维空间分辨率的分段式电离室，集成了智能ADC前端、多DSP处理和嵌入式PC平台。该探测器针对扇形束几何形状进行了优化，有效面积为192 mm空间分辨率通过将阳极细分为读出条来获得，读出条具有150微米的间距，它连接到20个定制的集成超大规模集成电路芯片，（每个都能够进行64通道读出和多路复用），并由14位10 MHz ADC和快速自适应PGA读出到DSP板中。带宽达到3.2Gbit/s的原始数据，从1280条微带的实时采样产生的，是级联处理的FPGA和DSP，允许数据压缩，导致几天的不间断采集能力。由于MicroCAT结构不仅用作电离室模式中的屏蔽栅，而且还用于在气体中提供有源电子放大，因此允许达到10 kHz的快速采集速率。
2010-01-25 physics.ins-det
Performance study of a $3\times1\times1\mbox{ m}^3$ dual phase liquid Argon Time Projection Chamber exposed to cosmic rays
本文报道了用4吨（3 $\times$ 1 $\times$ 1~m $^3$）有效质量（体积）液态氩时间投影室（TPC）在双相模式下收集的宇宙线数据的分析结果。我们提出了一个详细的研究TPC的响应，其主要的检测器参数和性能。这些结果对于双相技术的理解和进一步发展非常重要，这要归功于对关键方面的验证，例如从液体到气体的电子提取及其通过整个一平方米读出平面的放大，增益稳定性，纯度和读出视图之间的电荷共享。
2021-04-16 hep-ex physics.ins-det
New Prototype Multi-gap Resistive Plate Chambers with Long Strips
为RHIC STAR实验的大面积μ子望远镜探测器（MTD）建造了一种新型的多间隙电阻板室（MRPC）。这些长读出条MRPC（LMRPC）具有87.0 × 17.0 cm 2的有效面积和10个250 μ m厚的气隙，布置为双叠层。每个读出条宽2.5厘米，长90厘米。信号在每个条带的两端读出。宇宙线测试表明，时间分辨率约为70 ps，探测效率大于95%。在费米实验室T963进行的束流测试表明，沿条带方向的时间分辨率为60-70 ps，空间分辨率为~1 cm。
2008-05-16 physics.ins-det
(W)hole new field: the new GEM Time Projection Chamber of ALICE
ALICE时间投影室刚刚升级，用基于气体电子倍增器（GEM）技术的新探测器替换了覆盖圆柱体两端的读出室。我们在此报告GSI达姆施塔特的相关活动：GEM框架和腔室生产，以及伴随这两个程序的质量保证。
2019-12-18 nucl-ex physics.ins-det
Resolution and Efficiency of the ATLAS Muon Drift-Tube Chambers at High Background Rates
在欧洲核子研究中心的伽马辐照设施中，在100 GeV μ子束和高达990 Hz/平方厘米的光子辐照率（相当于ATLAS预期的最高本底率的两倍）下，对ATLAS μ子谱仪的精密漂移管室的分辨率和效率进行了测试。硅条探测器望远镜被用作光束中的外部参考。读出电子设备的脉冲高度测量用于执行时间回转校正，这导致平均漂移管分辨率从104微米提高到82微米，而没有照射，并且在最大预期速率下从128微米提高到108微米。测量的漂移管效率与从读出电子器件的死区时间到最大期望速率的期望值一致。
2016-03-31 hep-ex physics.ins-det
LArSoft: A Software Package for Liquid Argon Time Projection Drift Chambers
我们在这些GLA 2011会议记录中描述了LArSoft软件包，这是一个工具包，用于在美国计划中使用液氩（LAr）时间投影室（TPC）进行模拟、分析和重建。我们证明，LArSoft是一个快速成熟的，复杂的软件包，已经采取了重要的分析，并随时准备通过多达五个液氩时间投影室。
2014-01-07 hep-ex physics.ins-det
Upgrading the Inner Tracking System and the Time Projection Chamber of ALICE
欧洲核子研究中心的ALICE实验正在2019-2020年LHC的长周期2（LS 2）期间进行重大升级。关于中央枪管的关键要素是安装新的内部跟踪系统（ITS）和升级大型时间投影室（TPC）。TPC目前正在升级一个新的读出系统，包括新的基于GEM的读出室和新的前端电子设备，使我们能够在连续模式下操作它。基于CMOS单片有源像素传感器的新型ITS将显著提高碰撞参量分辨率和跟踪效率，特别是对于低横向动量的颗粒，以及读出速率能力。在下文中，将概述升级及其组装和调试状态。此外，还将对预计在2025-2026年LHC第三次长时间关闭的ITS升级计划进行展望。对于这次升级，最里面的三层可以用圆柱形探测器层代替，由弯曲的晶圆级CMOS传感器制成，以进一步降低材料预算并提高指向分辨率。
2020-02-02 hep-ex physics.ins-det
A New Concept for Kilotonne Scale Liquid Argon Time Projection Chambers
我们开发了一种新的方法，用于时间投影室（TPC）的概念，适用于部署在千吨级探测器，具有电荷读出系统的重建模糊性，和一个强大的TPC设计，降低高电压的风险，同时增加光收集系统的覆盖范围。这个新概念可以部署为深地下中微子实验（DUNE）中微子振荡实验中的远探测器模块。对于电荷读出系统，我们使用的电荷收集像素和相关的专用集成电路，目前正在开发的液氩（LAr）组件的DUNE近探测器设计，ArgonCube。此外，我们将TPC分成若干个或更短的漂移体积，降低了用于漂移电离电子的总电压，并使每个TPC的存储能量最小化。分割TPC还包含闪烁光，允许精确的触发定位和更广泛的光读出系统。此外，该设计还提供了更换或升级组件的可能性。与具有投影电荷读出的传统单片LArTPC相比，这些增强可以显著提高可靠性和灵敏度，特别是对于低能量信号。
2019-11-13 physics.ins-det
Continuous data acquisition for liquid argon time projection chamber neutrino detectors using FPGA-based real-time compression algorithms
液氩时间投影室（LArTPC）已被提议作为中微子探测器，它结合了大尺寸以最大化中微子相互作用的数量和详细记录的相互作用。以MHz采样率读出数千个通道产生具有毫米级分辨率的中微子-核相互作用的图像，从而能够识别产生的粒子，并提供多个手柄来测量它们的能量，但以牺牲大数据速率为代价。需要连续采集LArTPC数据，以便能够使用高延迟触发器来捕获非加速器射束事件。我们描述的情况下，连续读出的MicroBooNE LArTPC，授予的可能性，从超新星使用SNEWS（超新星预警系统）警报作为延迟触发获取中微子爆发。连续的数据采集是通过使用实时压缩算法（零抑制和霍夫曼压缩）实现在一个FPGA中的读出电子。
2019-09-06 hep-ex physics.ins-det
Spatial resolution studies using point spread function extraction in optically read out Micromegas and GEM detectors
利用SOLEIL同步辐射的聚焦X射线束提取Micromegas和GEM探测器的点扩散函数宽度，比较其空间分辨率，并探索通过束流扫描优化成像探测器性能的方法。
2024-07-22 physics.ins-det
Construction and Assembly of the Wire Planes for the MicroBooNE Time Projection Chamber
在本文中，我们描述了MicroBooNE时间投影室的读出平面是如何构造、组装和安装的。我们介绍了使用半自动绕线机的单根导线准备和导线载板的组装。给出了探测器框架上的导线安装和导线张紧的细节。严格的质量保证计划确保了读出平面的完整性。在施工和安装的所有阶段进行的不同测试为成功实现MicroBooNE线平面提供了关键信息。
2017-02-23 hep-ex physics.ins-det
Double-hit separation and dE/dx resolution of a time projection chamber with GEM readout
本文介绍了一种带有微图形气体探测器（MPGD）读出的时间投影室（TPC），它是国际直线对撞机（ILC）国际大探测器（ILD）方案的主要跟踪装置。一个原型TPC配备了三重气体电子倍增器（GEM）读出已建成，并在电子测试束操作。TPC被放置在DESY II测试束设施的1 T螺线管场中，该设施提供高达6 GeV/c的电子束。读出模块的性能，特别是空间点分辨率，被确定并与早期的测试进行比较。新的研究提出了第一个结果上的分离的近距离跟踪和系统的能力，以测量特定的能量损失dE/dx。这是补充的读出粒度的优化，以提高颗粒识别dE/dx的模拟研究。
2022-11-25 physics.ins-det
Performance of small-diameter muon drift tube chambers with new fast readout ASIC at high background rates
面向未来高本底强子对撞机，本文研制 65 nm CMOS 快速前端芯片并结合 FPGA 自触发读出，测试表明 sMDT 在 1 MHz 下空间分辨率提升达 100 μm。
2024-07-03 hep-ex physics.ins-det
Status of the R&D activities for the upgrade of the ALICE TPC
在长周期2之后，LHC将提供高达50 kz的相互作用速率的铅-铅碰撞。为了应对这种情况，需要对ALICE时间投影室（TPC）进行升级。升级后，TPC将以连续模式运行，与当前TPC的性能相比，动量和dE/dx分辨率没有任何下降。由于通过多丝正比室的读出在这些要求下不再可行，因此必须采用新技术。在新的读出室中，电子放大由四个气体电子倍增器（GEM）箔的堆叠提供。它们的高电压设置和取向已经过优化，在55 Fe的峰值处提供优于12%的能量分辨率。在相同的设置下，进入漂移体积的离子回流小于气体放大和初级电离过程中产生的有效离子数的1%。这对于防止空间电荷的积累是必要的，空间电荷的积累最终将使漂移体积中的场失真。为了确保LHC运行3期间在高负载下的稳定运行，腔室也必须对放电具有鲁棒性。与选定的配置在一个四GEM堆栈的放电概率保持在$10^{-12}$放电每传入强子的水平。ALICE TPC升级活动的概述将在这些程序中给出，并介绍了未来读出室GEM堆栈的优化设置。此外，还显示了2014年底在SPS和PS（在CERN）进行的两次射束时间活动的结果。在该活动中，对全尺寸读出室原型的放电稳定性和dE/dx性能进行了测试。此外，它是报告的充电研究的4GEM堆栈和测试的电磁下垂的大型GEM箔。
2016-02-09 physics.ins-det
Studies on ion back-flow of Time Projection Chamber based on GEM and anode wire grid
在时间投影室（TPC）中广泛使用门控线以避免漂移体积中的离子回流（IBF）。阳极丝可以在高电压下提供稳定的增益，具有长寿命。然而，打开和关闭门控栅极（GG）导致死区时间，并且还限制了TPC的读出效率。气体电子倍增器（GEM）箔为TPC提供了连续读出的可能性，它可以在保持稳定增益的同时有效地抑制IBF。已经建立了包括两层GEM箔和阳极丝的原型室，以结合GEM和阳极丝的优点。利用Garfield++软件和有限元分析（FEA）方法，对电子和离子的传输过程进行了模拟，得到了离子吸收率、增益和IBF比等结果。将优化后的参数应用于原型室，测试了IBF等性能。两个GEM箔都在低电压（255V）下运行，而大部分增益由阳极线提供。测量结果表明，在有效增益约为2500，能量分辨率约为10%的情况下，双层GEM箔（交错）可以将IBF比抑制到约0.58%。
2019-06-22 physics.ins-det
Gaseous argon time projection chamber with electroluminescence enhanced optical readout
本文设计并首次运行了一种光学读出的气态氩时间投影室，通过在ThGEM下游施加约3 kV/cm的电场实现电致发光增强，使总光产额提高至三倍，并测得每个二次电子探测到18.3个光子。
2023-10-28 hep-ex physics.ins-det
Towards new Front-End Electronics for the HADES Drift Chamber System
在未来FAIR SIS-100加速器上运行HADES对DAQ和电子设备的速率能力提出了挑战。一个新的，更强大的版本前端电子需要建立的HADES漂移室系统。由于先前使用的ASD-8模拟读出ASIC不可用，因此在包括射束测试在内的不同情况下，将PASTTREC（PANDA吸管读出ASIC）作为ASD-8的替代品进行测试。PASTTREC比ASD-8的时间精度低20%，但在w.r.t.信号电荷测量和整体操作稳定性。在HADES漂移单元的3D GARFIELD模拟中，对作为到感测线的距离的函数的测量时间精度进行建模。
2018-10-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Performance of Optically Readout GEM-based TPC with a 55Fe source
具有多个气体电子倍增器（GEM）放大级的大时间投影室（TPC）的光学读出已经显示出为高能粒子跟踪提供非常有趣的性能。低能量和稀有事件研究的拟议应用，如暗物质搜索，要求在keV能量范围内的苛刻性能。这种读出的性能进行了详细的研究，作为一个功能的电场配置和GEM增益，通过使用$^{55}$ Fe源内的7升灵敏体积探测器开发的R\&D为CYGNUS项目的一部分。本文报道的结果表明，传感器的低噪声水平允许以2 keV的阈值操作，同时保持每年小于10个假事件的速率。在这种配置中，随着能量分辨率（$σ$）为18%的5.9 keV的光子的探测效率远高于95%，证明了这种技术的非常有前途的能力。
2019-06-04 physics.ins-det
Studies on fast triggering and high precision tracking with Resistive Plate Chambers
我们报告的快速触发和高精度跟踪使用电阻板室（RPC）的研究。在CERN使用1.00或1.15 mm气隙的RPC和1.27 mm间距的读出条进行了180 GeV μ子束的两束测试。这是第一次对具有细间距读出条的RPC进行光束测试，同时探索精确跟踪和触发能力。RPC信号是用精确定时和在条带两端的电荷积分读出电子器件获得的。时间分辨率被测量为优于600 ps，平均空间分辨率被发现是220 μ m使用电荷信息和287 μ m使用定时信息。双端读出允许确定信号到达时间的平均值和差值。平均时间被发现是独立的入射粒子的位置沿带，是有用的触发的目的。该时间差产生了沿条带以7.5mm的精度确定命中位置。这些结果证明了使用RPC进行快速和高分辨率触发和跟踪的可行性。
2012-10-24 hep-ex physics.ins-det
GEM Foil Quality Assurance For The ALICE TPC Upgrade
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的ALICE（大型离子对撞机实验）实验致力于重离子物理学，以探索强相互作用物质的结构。ALICE的时间投影室（TPC）是位于实验中心区域的跟踪探测器。它提供了出色的跟踪能力以及粒子识别。在第二次长时间关闭（LS2）之后，LHC将以更高的亮度运行。为了能够将数据采集速率提高100倍，ALICE TPC实验必须替换基于多丝比例室（MWPC）的读出室。MWPC与将速率限制为O（kHz）的门控网格一起操作。新的读出室（ROC）设计基于气体电子倍增器（GEM）技术，以连续模式运行。目前的GEM生产计划预计将生产800多种不同类型的GEM箔。为了满足GEM TPC读出器的性能要求，需要采取全面的质量保证（QA）措施。QA计划，由ALICE合作开发，将详细介绍。
2017-04-20 hep-ex physics.ins-det
A 1 m$^3$ Gas Time Projection Chamber with Optical Readout for Directional Dark Matter Searches: the CYGNO Experiment
CYGNO项目的目标是建造和运行1~m $^3$气体TPC，用于定向暗物质搜索和相干中微子散射测量，作为100-1000~m $^3$（0.15-1.5吨）CYGNUS地下实验网络的原型。在这样的TPC中，由暗物质或中微子引起的核反冲产生的电子将漂移到三层GEM结构并被其倍增，雪崩过程中产生的光将由sCMOS相机读出，提供分辨率为几百微米的事件的2D图像。光电倍增管还可以同时快速读出光产生的时间分布，给出关于第三坐标的信息，因此可以对事件进行3D重建，从中可以推断出核反冲的方向以及入射粒子的方向。事件拓扑结构的这种详细重建还将允许纯且有效的信号与背景区分。这两个特征是达到和克服太阳中微子背景的关键，太阳中微子背景将最终限制无方向性的暗物质搜索。
2020-01-08 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of a hybrid readout TPC test set-up and gas gain simulations
混合读出时间投影室（TPC）具有同时的光学和电荷读出。光学读出提供有效体积中的颗粒轨迹的2D图像，而电荷读出提供关于垂直于图像平面的颗粒位置的附加信息。高压下的混合读出TPC是一种很有吸引力的装置，特别适用于需要高空间点分辨率和高靶密度的物理场合，如在长基线中微子振荡实验中测量中微子束。在本文中，我们提出了两个不同的工作路线的目标，发展混合TPC技术：a）调试的设置与气体电子倍增器采用光学和电荷读出。b）基于Garfield++模拟的多丝正比室的气体增益的分析参数化，当用测量验证时，其允许在将来完全跳过这些模拟。
2022-01-07 hep-ex physics.ins-det
Enhanced low-energy supernova burst detection in large liquid argon time projection chambers enabled by Q-Pix
从核心坍缩超新星中探测到中微子可能揭示重要的过程特征以及中微子的性质。超新星中微子的探测是未来基于液态氩的千吨级中微子探测器的主要科学驱动力之一。在这里，我们表明，对于这样的探测器的固有的3D读出Q-Pix提供了许多优势，相对于基于线的读出，如更高的重建效率，更低的能量阈值，相当低的数据速率，和潜在的指向信息。
2022-08-12 hep-ex physics.ins-det
High granularity tracker based on a Triple-GEM optically read by a CMOS-based camera
在气体室中雪崩发展过程中产生的光子的检测在过去一直是详细研究的主题。近年来，一方面在微型气体探测器的性能方面取得了很大进展，另一方面在光传感器的性能方面取得了很大进展，这为制造高粒度和非常灵敏的颗粒跟踪器提供了可能性。在本文中，所获得的结果与三GEM结构读出的CMOS为基础的传感器进行了说明。He/CF $_4$（60/40）气体混合物的使用和电场的详细优化使得可以获得非常高的GEM光输出。该传感器探测到每个初级电子约80个光子，从而具有很好的跟踪来自宇宙射线的μ子和来自天然放射性的电子的能力。
2015-11-14 hep-ex physics.ins-det
Imaging of microscopic features of charged-particle tracks in a low-pressure gas
本文介绍一种测量低压气体中带电粒子径迹空间分布的成象系统。该方法基于光学读出的时间投影室。快重离子的实验结果。
2004-10-27 physics.ins-det
Cosmic Ray Test of Mini-drift Thick Gas Electron Multiplier Chamber for Transition Radiation Detector
在宇宙线测试系统中，对有效读出面积为10 $\times$ 10 cm $^{2}$、电离间隙为11.3 mm的厚气体电子倍增器（THGEM）室和两个常规气体电子倍增器（GEM）室进行了测试。厚的电离间隙使THGEM室成为小型漂移室。这种微漂移THGEM室被建议作为一个过渡辐射探测器（TRD）的一部分，用于识别电子离子对撞机（EIC）实验中的电子。通过该宇宙线测试，THGEM电离室在-3.65 kV下获得了大于94 $\%$的效率和220 $μ$ m的空间分辨率$\sim$。由于其出色的空间分辨率和厚电离间隙，THGEM室显示出出色的径迹重建能力。文中还介绍了THGEM腔的增益均匀性和稳定性。
2015-02-17 hep-ex physics.ins-det
Micromegas with GEM preamplification for enhanced energy threshold in low-background gaseous time projection chambers
本研究提出带GEM预放大级的Micromegas读出平面结构，经不同规模装置测试验证了其增益提升效果，有望降低暗物质探测实验的能量阈值，提升对低质量WIMPs的探测灵敏度。
2025-05-20 physics.ins-det
A Custom Discrete Amplifier-Shaper-Discriminator Circuit for the Drift Chambers of the R3B Experiment at GSI
本文针对 GSI 的 R3B 实验漂移室，提出基于分立 SMD 元件与低成本 FPGA LVDS 输入的放大器-成形器-甄别器电路，以低成本实现接近 ASIC 的读出性能。
2023-11-03 hep-ex physics.ins-det
Design and commissioning of a 600 L Time Projection Chamber with Microbulk Micromegas
我们报告的设计，施工，并初步调试结果的大型高压气体时间投影室（TPC）与Micromegas模块的电荷读出。检测器容器具有约600 L的内部容积和270 L的有效容积。在10 bar的工作压力下，有效体积包含约20 kg的氙气，可以对带电粒子轨迹进行成像。漂移电子由电荷读出平面收集，该平面容纳七个Micromegas模块的镶嵌。每个Micromegas覆盖20厘米乘20厘米的正方形。一种新型的Microbulk Micromegas由于其良好的增益均匀性和低放射性污染而被选择用于该应用。初步调试结果与1 Micromegas模块运行1巴氩气和异丁烷气体混合物和5巴氙气和三甲胺（TMA）气体混合物的报告。我们还记录了宇宙射线事件的扩展背景轨迹，并强调了这种气态TPC的独特跟踪功能。
2019-11-28 physics.ins-det
Event Reconstruction in a Liquid Xenon Time Projection Chamber with an Optically-Open Field Cage
nEXO是一个提议的吨级无中微子双β衰变（$0νββ$）实验，在时间投影室（TPC）中使用液体${}^{136}Xe$（LIGHTN）读取电离和闪烁信号。在场笼和Leptin容器之间，存在Leptin（“皮肤”Leptin）层，其中不收集电离信号。由于场笼周围缺乏光学屏障，因此仅检测到闪烁光子。在这项工作中，我们表明，起源于皮肤的光Leptin区域可以用来提高背景歧视5%，比以前公布的估计。这种改善来自两个因素。首先，通过识别来自与皮肤皮肤中的能量沉积的相互作用的光来去除一部分$γ$射线背景。第二，通过标记皮肤脂质体中${}^{214}Bi-{}^{214}Po$链中的$α$衰变，可以有效地排除来自溶解在皮肤脂质体中的${}^{222}Rn$的背景。
2021-03-24 physics.ins-det
Construction and operation of a Double Phase LAr Large Electron Multiplier Time Projection Chamber
我们成功地运行了一种新型的基于大电子倍增器（LEM）读出系统的LAr时间投影室。原型，约3升的有效体积，是在液-气（双）相纯Ar。在LAr体积中漂移后，电离电子被一组网格提取到气相中，并被驱动到双级LEM的孔中，在那里发生电荷放大。每个LEM都是一个10 x 10 cm $^2$厚的宏观孔倍增器，采用标准PCB技术制造。电子信号通过两个正交坐标读出，一个使用LEM本身的分段上电极上的感应信号，另一个通过收集分段阳极上的电子。定制的前置放大器已专门为此目的而开发。在室温纯气体和双相Ar操作中，已成功地观测到宇宙线径迹。我们相信，这一原则的证明是一个重要的里程碑，在实现非常大，长漂移（成本效益）LAR探测器的下一代中微子物理和质子衰变实验，以及直接搜索暗物质与成像设备。
2008-11-20 physics.ins-det
Discharge probability studies with multi-GEM detectors for the ALICE TPC Upgrade
大型时间投影室（TPC）是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ALICE实验中跟踪和识别带电粒子的主要装置。在2019-2020年的第二次长时间关闭之后，LHC将以高达50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这大约是TPC目前读出速率的50倍。为了充分利用LHC的潜力，TPC读出室将升级为气体电子倍增器（GEM）技术。为了确保升级后的腔室在恶劣的LHC环境中的稳定行为，启动了一项专门的研发计划，以优化GEM堆的几何形状及其在放电方面的高压配置。我们总结了用高度电离α粒子照射的3-和4-GEM原型进行的放电概率测量。
2018-07-09 physics.ins-det
Reconstruction in ALICE and calibration of TPC space-charge distortions in Run 3
ALICE实验将在LHC运行3期间以高达50 kHz的Pb-Pb碰撞相互作用速率连续读出。为了实现这一目标，开发了一种新的数据处理方案和软件。该方案强烈依赖于GPU（图形处理单元）的快速在线和离线校准和重建，以及有效的数据压缩。在硬件方面，时间投影室（TPC）以及其他探测器系统对其读出室和读出电子设备进行了重大升级。多丝正比室被四个气体电子倍增器箔的堆叠所取代，以允许连续读出，同时保持离子回流低于1%，最大限度地减少放大离子进入漂移体积的空间电荷效应。然而，由于空间电荷的显着的空间点扭曲预计在最高的相互作用率在铅铅碰撞。此外，空间电荷密度波动导致失真波动，必须在10 ms的时间尺度上进行校正，以保持TPC的固有跟踪分辨率。虽然可以使用来自外部检测器的信息作为参考来校正平均空间电荷失真，但可以预见数据驱动的机器学习算法和卷积神经网络可以提供对失真波动的校正。
2021-10-15 physics.ins-det
A Time Projection Chamber for High-Rate Experiments: Towards an Upgrade of the ALICE TPC
时间投影室（TPC）是一种用于超高多重性事件的三维跟踪和粒子识别的强大探测器。它是许多实验的中央跟踪装置，例如欧洲核子研究中心的ALICE实验。然而，开关静电门的必要性，这防止了在放大区域中产生的离子进入漂移体积的MWPC，限制了其应用的触发速率的顺序为1 kHz。通过气体电子倍增器（GEM）箔而不是比例线的电荷放大提供了对离子回流的内在抑制，尽管没有达到与选通栅极相同的水平。详细的蒙特卡罗模拟已经表明，由于来自后向漂移离子的残余空间电荷引起的失真可以被限制到几cm，并且因此可以使用标准校准技术来校正。一个原型GEM-TPC已建成的最大的有效体积迄今为止，这种类型的探测器。它已被委托与宇宙学和粒子束在FOPI实验在GSI，并用于物理测量与π介子束。对于ALICE TPC在CERN LHC的未来操作，预计2019年以后的Pb-Pb碰撞率将达到50 kHz，计划用GEM探测器取代现有的MWPC，以连续的无闪烁读出模式操作，从而使事件率增加100倍。作为研发计划的第一步，内部读出室的原型配备了大尺寸的GEM箔，并暴露于来自CERN PS的质子、π介子和电子束。在本文中，新的结果显示关于离子回流，空间和动量分辨率的FOPI GEM-TPC，探测器校准，和dE/dx分辨率与两个探测器原型。将讨论用于ALICE的具有连续读出的GEM-TPC的前景。
2013-03-26 physics.ins-det
Performances of two resistive MicroMegas prototypes for the Time Projection Chambers of the T2K Near Detector upgrade
T2K是一个长基线中微子实验，自2009年以来一直在运行，提供了一些世界领先的中微子振荡参数测量。已提议对T2K的近距离探测器ND 280进行升级。它包括安装两个新的时间投影室（TPC），这两个室基于一种新的读出技术：电阻阳极MicroMegas（RMM）。该技术有望减少电子通道的数量，同时保持或改善当前ND 280 TPC的批量MicroMegas性能。已经进行了一系列测试，并正在进行进一步的研究，以验证这种方法。两个RMM原型进行了研究，在专门的波束测试。到目前为止，所有的结果，其中一些仍然是初步的，表明一个更好的性能可以实现，即使与更大的垫，由于RMM的优势。
2020-05-12 physics.ins-det
Long-term operation of a double phase LAr LEM Time Projection Chamber with a simplified anode and extraction-grid design
我们报道了一个双相液氩大电子倍增管时间投影室（LAr LEM-TPC）的成功运行，它配备了尺寸为10 $\times$ 10 cm $^2$的二维投射阳极，最大漂移长度为21 cm。阳极首次由单个多层印刷电路板（PCB）制造。各种布局的读出视图已经过测试和优化。此外，电离电荷被有效地从液相提取到气相，用单个网格代替先前的两个。研究了探测器对宇宙μ子径迹的响应和增益。为了研究几周内的长期稳定性，我们在固定电场设置下连续操作腔室。我们可重复地观察到，在以$τ\approx 1.6$天为特征时间的初始下降之后，观察到的增益是稳定的。在46天的运行中，以稳定的有效增益$G_\infty\sim 15$（对应于最小电离径迹的信噪比$(S/N)\gtrsim 60$），共收集了1460万次触发。在整个过程中，观察到8个放电整个LEM。还观察到90的最大有效增益，对应于最小电离轨道的信噪比$(S/N)\gtrsim 400$，或单个读出通道上15 keV能量沉积的信噪比$S/N\approx10$。
2013-12-23 physics.ins-det
Electron energy loss spectroscopy with parallel readout of energy and momentum
我们介绍了一种高能量分辨率的电子源，它符合现代半球形电子能量分析器的能量和动量并行读出的要求。该系统被设计为典型的光电发射室的附加设备。由于多重增益，在7分钟内测量了Cu（111）表面的完整声子色散，能量分辨率为4 meV。
2016-12-01 physics.ins-det
A new method to search for highly ionizing exotic particles, monopoles and beyond, using time projection chamber
针对高电离粒子导致探测器饱和的问题，提出基于时间投影室的新探测方法，并验证了磁单极子触发案例。
2024-03-18 hep-ex physics.ins-det
