Charaterization of the first prototype IHEP-NDL LGAD sensor
利用硅探测器测量带电粒子的时间被广泛应用于同步辐射源、飞行时间质谱仪以及大型对撞机实验中。为了减少高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的事件堆积，提出了一种包含时间和位置的四维探测器的新概念。四维探测器的候选者之一是一种称为低增益雪崩二极管（LGAD）的新型硅探测器。在中国，高能物理研究所（IHEP）与北京师范大学新器件实验室（NDL）合作，制造了一系列LGAD传感器。IHEP-NDL传感器的第一个原型的表征，包括泄漏电流和传感器电容测量。利用皮秒激光器和快速采样示波器建立了抖动项时间分辨率的测试系统，利用这些传感器可以获得10 ps的时间分辨率。
2019-12-31 physics.ins-det
An investigation of fast simulation techniques for pion showers using kernel density estimators with the CALICE AHCAL Technological Prototype
利用CALICE AHCAL技术原型在CERN获取的π介子簇射数据，开发了基于核密度估计的数据驱动快速模拟算法，并通过插值方法实现任意能量下的簇射模拟，与实测数据吻合良好。
2026-06-08 physics.ins-det
A Millimeter-scale Single Charged Particle Dosimeter for Cancer Radiotherapy
本文介绍了一种毫米级CMOS 64 $\times$ 64单粒子放射探测器系统，用于外照射癌症放射治疗。1 $\times$ 1 $μm^2$二极管测量耗尽区中单个带电粒子的能量沉积，并且阵列设计提供512 $\times$ 512 $μm^2$的大检测面积。代替感测由辐射引起的电压降，所提出的系统测量脉冲宽度，即，电压恢复到基线所需的时间。这样就不需要使用高功耗和大型模数转换器。采用TSMC 65 nm LP CMOS工艺制作了一个原型ASIC，在1.2 V模拟和数字电源电压下，平均静态功耗为0.535 mW。整个系统的功能在临床67.5 MeV质子束设置成功地验证。据我们所知，这是第一个工作，以证明单带电粒子探测植入体内剂量测定。
2020-05-08 physics.ins-det
The development of a high granular crystal calorimeter prototype of VLAST
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）
VLAST高粒度晶体calorimeter原型通过双APDs读出方案和BGO晶体实现高动态范围和高分辨能力，用于高能伽马射线探测。
2026-01-21 physics.ins-det
Picosecond Avalanche Detector -- working principle and gain measurement with a proof-of-concept prototype
皮秒雪崩探测器是一种基于$\mathrm{(NP)_{drift}(NP)_{gain}}$结构的多结硅像素探测器，旨在实现具有高空间分辨率和皮秒时间戳能力的带电粒子跟踪。它使用传感器体积深处的连续结来放大薄吸收层中电离辐射产生的初级电荷。然后，信号由在较厚的漂移区内移动的次级电荷引起。IHP微电子公司采用130 nm SiGe BiCMOS工艺生产了一个由100 $μ$ m间距的六边形像素矩阵组成的概念验证单片原型。探针台和$^{55}$ Fe X射线源的测量表明，原型是功能性的，并显示雪崩增益高达23的最大电子增益。雪崩特性的研究，证实了TCAD模拟，表明空间电荷效应，由于大的初级电荷产生的转换的X射线从$^{55}$ Fe源限制了有效的增益。
2022-09-25 physics.ins-det
Testbeam studies of a TORCH prototype detector
TORCH是一种新型的飞行时间探测器，已开发用于提供2至10 GeV/c动量之间的带电粒子识别。TORCH结合了在10 mm厚的石英辐射板内产生的多个切伦科夫光子的到达时间，以实现每个入射粒子15 ps的飞行时间分辨率。定制的微通道板光电倍增管（MCP-PMT）和相关的读出系统利用相邻像素之间的创新电荷共享技术，以获得每个切伦科夫光子所需的70 ps时间分辨率。已开展了一项为期五年的研究与发展方案，最终建造了一个小型TORCH原型舱。在欧洲核子研究中心的试验束中，该原型成功地与定制的电子和读出系统一起运行。已经开发了一个完整的分析链来重建数据和校准探测器。结果进行比较，使用商业Planacon MCP-PMT，和单光子分辨率接近80 ps已经实现。发现光子计数效率与探测器的GEANT 4蒙特卡罗模拟合理一致。小规模演示器是目前正在建造的全尺寸TORCH模块（带有$660\times1250\times10~{\rm mm^3}$散热器板）的前身。
2018-08-02 physics.ins-det
Characterization of a scintillating fibers read by MPPC detectors trigger prototype for the AMADEUS experiment
多像素光子计数器（MPPC）由数百个工作在盖革模式下的微型硅雪崩光电二极管（APD）组成。高增益和低噪声，典型的这些设备，连同它们在磁场中的良好性能，使它们成为理想的读出探测器，用于在粒子和核物理实验中作为触发探测器，如AMADEUS，其中这种探测器计划用于触发带电的K介子对。为了研究这种系统的检测效率，在瑞士Villigen的Paul Scherrer研究所（PSI）的piM-1生产线上测试了由32.1mm直径的双折射光纤组成的原型装置，该双折射光纤布置在两个双层中，每个双层16根光纤，并由64个MPPC用专门构建的读出电子器件读出。在动量为440 MeV/c的质子、电子、μ子和π子束上测量了探测效率和触发能力。测量的质子的平均效率为双层的增透纤维（96.9 +/-1.2%）代表了该系统作为AMADEUS实验的触发器的良好性能的保证。
2013-05-07 physics.ins-det
Performance of a prototype TORCH time-of-flight detector
TORCH是一种新型飞行时间探测器，通过石英板产生切伦科夫光子并用MCP-PMT测量，原型测试表明其性能接近设计目标。
2023-03-08 hep-ex physics.ins-det
Design and Test-Beam Results of the FoCal-H Demonstrator Prototype
ALICE的前向量热计（FoCal），计划在LHC运行4中运行，将覆盖伪快度范围3.4 $ \leq η\leq $ 5.8，允许探测Bjorken-x的未探测区域到$10^{-6}$。FoCal的强子部分（FoCal-H）将基于铜毛细管和内部的增强纤维，由硅光电倍增器（SiPM）读出光。2021年10月初，在CERN SPS的H6束线上建造并测试了一个“概念验证”示范原型，将其暴露于能量在20 GeV $-$ 80 GeV区间的未分离带电粒子束。原型的设计以及能量重建的结果，并与基于GEANT 4的仿真验证进行了讨论。
2022-11-27 hep-ex physics.ins-det
A tagged low-momentum kaon test-beam exposure with a 250L LAr TPC (J-PARC T32)
2010年初，我们在J-PARC PAC上提出了一个R $&$ D计划，该计划针对大型（100千吨级）液氩TPC，适合于与J-PARC中微子束一起研究中微子扇区中CP破坏的可能性并寻找核子衰变。作为第一步，我们提出了一个测试实验，以确定和测量带电的K介子，包括他们的衰变，在液氩。探测器，一个250升LAr TPC，暴露于带电的K介子，在540-800 MeV/c的动量范围内，在J-PARC慢提取设施的K1.1BR光束线。这对于估计在带电K介子模式（$p \rightarrow \barν K^+$等）中核子衰变搜索的效率和背景是特别重要的，其中K介子动量预计在几百MeV/c范围内。2010年秋季，K1.1BR光束线中的原型装置已经曝光。本文介绍了光束线的能力，探测器原型的建设和设置，以及一些初步的结果。
2011-05-29 physics.ins-det
CEE inner TOF prototype design and preliminary test results
冷却储存环（CSR）外靶实验（CEE）是中国兰州重离子加速器研究装置（HIRFL-CSR）上第一个运行在GeV能区的多用途核物理实验装置。CEE的主要目标是研究致密物质的整体性质，并通过测量在具有大接受度的目标区域的重离子碰撞中产生的带电粒子来理解量子色动学（QCD）相图。内部飞行时间（iTOF）系统被提出来测量带电粒子的多重性、角分布和时间信息。在此，我们介绍了iTOF的性能要求，根据计算和GEANT 4模拟。所提出的系统具有高粒度和时间性能的特点，因此，iTOF壁的概念设计采用了高粒度的多间隙电阻板室（MRPC），时间分辨率约为30 ps。为了评估MRPC设计，进行了宇宙射线测试。时间分辨率优于28 ps和效率优于98%的MIP已经实现，解释了宇宙线GEANT 4模拟的时间抖动组件。
2022-03-25 hep-ex physics.ins-det
Characterization of a CMOS pixel sensor for charged particle tracking
一个原型的CMOS像素传感器命名为SUPIX-1已被制造和测试，以调查的可行性，像素化的希格斯工厂，即圆形电子-正电子对撞机（CEPC）的跟踪器。该传感器采用180 nm CMOS图像传感器（CIS）工艺，由9个不同的像素阵列组成，像素间距、二极管尺寸和几何形状各不相同，以研究放大像素的粒子探测性能。该试验是用Fe-55放射源进行的。观察到的两个软X射线峰用于校准传感器的电荷电压因子。评价了逐像素等效噪声电荷、电荷收集效率和信噪比。提出了一种信号像素聚类的重构方法，并研究了其聚类性能。测试结果表明，$21μ$ m $\times 84μ$ m的像素具有良好的噪声水平和电荷收集性能，满足像素传感器的一般要求。这一贡献表明，CMOS像素传感器与扩大间距，使用CIS技术，可用于跟踪即将到来的碰撞探测器类似的CEPC。
2021-11-30 physics.ins-det
Beam test studies for a SiPM-based RICH detector prototype for the future ALICE~3 experiment
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；Dipartimento di Fisica dell’Università e del Politecnico di Bari（巴里大学与理工大学物理系）；CERN, the European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究中心）；Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）
基于SiPM的RICH探测器原型通过束流测试验证了其设计和性能，实现了高能带电粒子识别的高精度和高效能。
2026-01-18 hep-ex physics.ins-det
The Straw Tube Trackers of the PANDA Experiment
PANDA实验将建在德国达姆施塔特的FAIR实验室，通过对bar pp和bar pA湮灭的研究，对强相互作用进行精确的测试。为了跟踪带电粒子，两个系统组成的一组平面，封闭包装，自我支持的吸管层正在建设中。PANDA吸管在材料预算和性能方面也具有独特的特点。它们由非常薄的聚酯薄膜镀铝阴极组成，这些阴极通过操作气体混合物过压而自支撑。该解决方案允许最大限度地减少机械支撑框架的重量，并因此减少检测器材料预算。PANDA吸管中央跟踪器不仅将重建带电粒子轨迹，而且还将通过dE/dx测量帮助识别低动量（< 1 GeV）粒子。这是一种相当新的方法，熊猫跟踪小组首先用详细的蒙特卡罗模拟进行了测试，然后对探测器原型进行了实验测试。本文讨论了熊猫吸管跟踪器的设计问题和原型测试中获得的性能。
2013-07-17 physics.ins-det
Extensive beam test study of prototype MRPCs for the T0 detector at the CSR external-target experiment
CSR外靶实验（CEE）将是中国兰州重离子加速器（HIRFL）冷却储存环（CSR）上的第一个大型核物理实验装置。提出了一种新的T0探测器，用于测量重离子碰撞中产生的带电粒子在靶区的多重数、角分布和时间信息。选择多间隙电阻板室（MRPC）技术作为T0探测器结构的一部分，该技术提供精确的事件碰撞时间（T0）和碰撞几何信息。原型用强子和重离子束进行了测试，以研究其性能。通过比较实验结果与蒙特卡罗模拟，发现的MRPC的时间分辨率为$\sim$ 50 ps或更好。的定时性能的T0检测器，包括检测器和读出电子，我们发现，以满足CEE的要求。
2019-09-25 hep-ex physics.ins-det
Beam test results of 3D fine-grained scintillator detector prototype for a T2K ND280 neutrino active target
目前正在开发ND 280探测器附近的长基线中微子实验T2 K的升级，目的是减少远探测器Super-Kamiokande事件数量预测的系统不确定性。升级计划包括设计和建造一个新的高度颗粒化的全活性闪烁体探测器，3D WLS光纤读出作为中微子目标。探测器尺寸约为$200\times 180\times 60~cm^3$，质量约为2.2吨，将由约为$1\times1\times1~cm^3$的$2\times10^6$塑料闪烁体立方体组装而成。每个立方体由三根穿过探测器的正交Kuraray Y11波长移位（WLS）光纤读出。由125个立方体组成的探测器原型于2017年秋季在CERN的带电粒子测试束中进行了组装和测试。本文介绍了光产额和定时以及立方体之间的光学串扰所获得的结果。
2018-08-27 hep-ex physics.ins-det
Beam Test Performance Studies of CMS Phase-2 Outer Tracker Module Prototypes
本文通过 DESY 束流测试验证 CMS Phase-2 外层径迹探测器 2S 模块原型，首次集成 CBC、CIC 与光学读出，实现约 99.75% 簇击中效率并验证同步读出与 $p_\mathrm{T}$ 判别，证明其满足升级后 CMS 径迹探测器要求。
2024-08-30 physics.ins-det
Charged particle timing at sub-25 picosecond precision: the PICOSEC detection concept
PICOSEC探测概念包括一个“两级”Micromegas探测器，它与切伦科夫辐射器耦合，并配备有光电阴极。概念验证已经过测试：在CEA/IRAMIS用飞秒紫外激光测量了76 ps的单光电子响应，而在CERN SPS H4次级线上测量了150 GeV μ子的时间分辨率为24 ps，平均产额为10.4个光电子。这项工作将展示该原型的主要结果以及2016-18年光束活动中测试的不同探测器配置的性能：读出器（体，电阻，多焊盘）和光电阴极（金属+CsI，纯金属，金刚石）。最后，将讨论建立一个基于PICOSEC探测概念的演示器，以供未来实验使用的前景。特别是，缩放策略的大面积覆盖与多通道读出平面，R\&D的固体转换器建立一个强大的光阴极和不同的电阻配置的强大的读出。
2018-08-04 physics.ins-det
Resolution Studies of GEM/Timepix Detector with 5 GeV electrons
这一贡献调查的TPC读出与高度像素化的CMOS ASIC，这是一个选项的ILC的带电粒子跟踪的原型。将三重GEM叠层与TimePix和MediPix 2芯片（像素尺寸为55 $\times$ 55 $μm^2$）连接，并且用5GeV电子研究其读出特性。利用不同的聚类算法，将聚类中心重构的空间分辨率确定为漂移距离的函数，并与Monte Carlo预测进行比较。
2007-09-18 physics.ins-det
Side-On transition radiation detector: a detector prototype for TeV energy scale calibration of calorimeters in space
跃迁辐射（TR）在高能物理中的粒子识别中起着重要的作用，它的特性提供了一种能量范围可达10 TeV的能量定标方法，这对于宇宙射线中的暗物质研究具有重要意义。在渡越辐射探测器（TRD）中，TR信号叠加到由入射带电粒子引起的电离能损失信号上。为了使TR信号以显著的方式从电离能损失的背景中脱颖而出，我们优化了辐射器和检测器。我们设计了一个新的原型的规则辐射器优化的最大TR光子产额，结合侧上TRD，这是应该提高TR的检测效率。我们在欧洲核子研究委员会（CERN）开始了一个测试束实验，并发现实验数据与模拟结果是一致的。
2020-04-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Timing performance of a multi-pad PICOSEC-Micromegas detector prototype
多焊盘PICOSEC-Micromegas是一种改进的探测器原型，具有分段阳极，由19个六边形焊盘组成。详细的研究进行了收集的数据在μ子束在四个代表性的垫。我们证明，这样的设备，可扩展到更大的面积，提供了优良的时间分辨率和检测效率。正如从早期的单电池器件研究中所预期的那样，我们测量了大约25皮秒的时间分辨率，用于带电粒子击中阳极焊盘中心附近，在焊盘边缘高达30皮秒。在这里，我们详细研究了漂移间隙厚度的不均匀性对定时性能的影响，并评估基于影响位置的校正，以获得在整个检测器覆盖范围内的均匀定时响应。
2021-01-28 hep-ex physics.ins-det
A Prototype Combination TPC Cherenkov Detector with GEM Readout for Tracking and Particle Identification and its Potential Use at an Electron Ion Collider
正在开发一种原型探测器，它结合了用于带电粒子跟踪的时间投影室和用于粒子识别的切伦科夫探测器的功能。TPC由一个10 × 10 × 10 cm 3漂移体积组成，其中电荷漂移到10 × 10 cm 2三重GEM检测器。在由2x 10 mm 2 V形焊盘组成的读出平面上测量电荷，V形焊盘在V形方向上提供每点约100微米的空间分辨率以及dE/dx信息。探测器的切伦科夫部分由第二个10 × 10 cm 2的三重GEM组成，顶层有一个光敏CsI光电阴极。该探测器测量由高于阈值的高速粒子在TPC的漂移气体中产生的切伦科夫光。CF 4或CF 4混合物将用作漂移气体，其对UV光高度透明，并且可以提供用于检测切伦科夫光子的优异效率。漂移气体也用作两种GEM探测器的工作气体。原型探测器已经建成，目前正在实验室中用源和宇宙射线进行测试，计划今后进行更多的测试，以便在测试束中研究探测器。
2015-12-17 nucl-ex physics.ins-det
A Study of the Water Cherenkov Calorimeter
研究了用水箱制成的水切伦科夫量热计作为新一代中微子探测器的新设想。建立了一个1 × 1 × 13 m^3的水箱模型，对其性能进行了研究，并与基于GEANT 4的蒙特卡罗模拟进行了比较。利用测量的水箱参数，包括光收集效率、衰减长度、角相关响应等，详细的蒙特卡罗模拟表明，该探测器在识别中微子带电电流事件时具有良好的性能，同时能抑制中性电流和错误味道背景。
2006-03-05 physics.ins-det
Measurements of the Cherenkov effect in direct detection of charged particles with SiPMs
本文通过带电粒子测试不同SiPM传感器，表征保护层切伦科夫光，证明其高触发单元数、近满效率和低于20 ps的时间分辨率，展示了SiPM在直接探测带电粒子中的潜力。
2023-05-28 hep-ex physics.ins-det
Test of the photon detection system for the LHCb RICH Upgrade in a charged particle beam
LHCb探测器将进行升级，以更有效地利用LHC在运行III中的可用光度，并扩大其发现潜力。环形成像切伦科夫探测器是LHCb探测器的关键组成部分，用于粒子识别。在本文中，我们描述的设置和带电粒子束的测试结果，进行评估原型的升级光电链从多阳极PMT光电传感器的读出和数据采集系统。
2016-10-10 hep-ex physics.ins-det
Performance of the CMS High Granularity Calorimeter prototype to charged pion beams of 20$-$300 GeV/c
本文报告了CMS高粒度量能器原型在CERN束流测试中对20–300 GeV/c带电π介子的能量响应、分辨率及簇射轮廓性能，并与GEANT4模拟对比验证。
2023-05-27 physics.ins-det
Event-by-event track imaging of charged particles with an ultrafast plenoptic camera
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Università degli Studi Roma Tre（罗马第三大学）；Istituto Nazionale di Ottica - CNR（意大利国家光学研究所-国家研究委员会）；INFN Sezione di Roma Tre（罗马第三大学意大利国家核物理研究所分部）；Politecnico di Bari（巴里理工大学）；INFN Sezione di Bari（巴里意大利国家核物理研究所分部）；École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究利用超快全光相机PLATON，通过标定与测试束流实验，首次实现从二维光子匮乏图像中事件级重建基本粒子三维径迹，开辟高分辨率探测新途径。
2026-09-29 hep-ex physics.ins-det
An imaging time-of-propagation system for charged particle identification at a super B factory
超级B工厂将进一步探索标准模型的风味部门和超越物理学，将需要出色的带电粒子识别（PID），特别是K/pi分离，动量高达4 GeV/c，以及在比当前B工厂实验高得多的束背景下操作的能力。我们描述了一个成像时间的传播（iTOP）检测器，显示出显着的潜力，以满足这些要求。在切伦科夫辐射棒中从带电粒子相互作用发射的光子被内部反射到棒的末端，在那里它们被收集在紧凑的图像平面上，使用具有二维精细空间分割的光电探测器。光子到达时间的精确测量用于增强二维成像，从而允许系统在减小的探测器包络内提供优异的PID能力。这种检测器的几何和物理特性的持续优化的结果，以及模拟PID性能。目前正在夏威夷大学的宇宙射线试验台上使用一个原型对模拟进行验证。
2009-09-04 hep-ex physics.ins-det
Test beam performance of a novel RICH detector with timing capabilities for the future ALICE~3 PID system at LHC
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；CERN, the European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究中心）
为未来ALICE 3 PID系统设计的新型RICH探测器，通过定时功能提升带电粒子识别效率，实现99%以上的检测效率和70皮秒的时间分辨。
2026-01-18 hep-ex physics.ins-det
The PANDA Barrel DIRC
在德国达姆施塔特GSI附近的欧洲反质子和离子研究国际加速器设施（FAIR）进行的PANDA实验将解决强子物理学的基本问题。在大范围的立体角和粒子动量的优秀粒子识别（PID）将是必不可少的，以满足丰富的物理程序的目标。PANDA目标光谱仪桶区的带电PID将由DIRC（内反射切伦科夫光检测）检测器提供。Barrel DIRC将覆盖22 $^\circ$ -140 $^\circ$的极角范围，并以至少3个标准偏差的分离能力将动量在0.5 GeV/c和3.5 GeV/c之间的带电π介子与K介子干净地分离。该设计基于成功的BABAR DIRC和SuperB FDIRC研发，并进行了几项重要改进以优化PANDA的性能，例如聚焦透镜系统，快速计时，紧凑的熔融石英棱镜作为扩展区域，以及用于光子检测的寿命增强的微通道板PMT。本文介绍了PANDA桶DIRC的技术设计和在CERN PS强子粒子束中使用“垂直切片”原型的设计验证结果。
2018-03-28 physics.ins-det
Design and performance testing of a T0 detector for the CSR External-target Experiment
本研究介绍了兰州HIRFL-CSR外靶实验T0探测器的设计、模拟与测试，其原型机时间分辨率优于30 ps，满足带电粒子鉴别需求。
2023-04-06 physics.ins-det
Study of the characteristics of SiPMs matrix as a photosensor for the scintillation detectors
由硅光电倍增器（SiPM）构成的矩阵是一种很有前途的闪烁探测器光传感器。SiPM矩阵与适当的光学收集器的使用，原则上，给出了一种可能性，做一个快照的带电粒子穿过闪烁体的发光轨迹。这种闪烁探测器的原型目前正在INR RAS开发。介绍了对阵列C-60035- 64 P-PCB（SensL公司）的这种探测器的原型进行表征研究的初步结果。
2015-12-18 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of a novel compact and fast SiPM-based RICH detector for the future ALICE 3 PID system at LHC
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；CERN, the European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究组织）
本文提出了一种新型紧凑快速基于硅光电倍增管的RICH探测器，用于未来LHC ALICE 3 PID系统，通过气凝胶辐射体和透明窗口实现带电粒子的时间飞行测量。
2026-01-18 hep-ex physics.ins-det
The ENUBET positron tagger prototype: construction and testbeam performance
ENUBET的仪器化衰变隧道原型于2018年在CERN东区设施进行了测试，带电粒子高达5 GeV。该探测器是一个具有横向闪烁光读出的纵向取样量热计。量热计配备了一个额外的“$t_0$ -层”，用于定时和光子识别。本文介绍了该探测器在电子能量分辨率、线性度、对μ子和强子簇射的响应等方面的性能，并与模拟结果进行了比较。$t_0$ -层在使用π电荷交换的独立模式和与量热计的组合模式下进行研究，以评估光产率和1 mip/2 mip分离能力。我们证明，该系统满足中微子物理应用的要求，并讨论性能和其他改进。
2020-06-12 hep-ex physics.ins-det
A Method for Real Time Monitoring of Charged Particle Beam Profile and Fluence
计划在大型强子对撞机上使用的探测器将在光束碰撞产生的辐射场中工作。为了预测对探测器组件的辐射损伤，原型设备在再现预期辐射条件的测试束设施中受到辐照。必须知道试验光束的轮廓和单位时间内施加的注量。诸如薄金属箔活化和射线照相图像分析的技术已被用于测量这些;然而，这些技术中的一些不实时操作，具有低灵敏度，或具有大的不确定性。我们已经开发出一种技术，实时监测的束流轮廓和通量使用的阵列的$p-i-n$半导体二极管的正向电压是线性的，与通量的相关，例如，在LHC升级时代的跟踪制度的通量。我们已经证明了这种技术在800 MeV的质子束在洛斯阿拉莫斯国家实验室的LANSCE设施。
2013-09-30 hep-ex physics.ins-det
A general detector testing system using cosmic rays
研制了一种具有二维空间灵敏度和良好时间分辨率的宇宙线描迹仪。该系统的设计目的是利用宇宙μ子作为探测器来测试带电粒子敏感探测器的性能。本文将介绍该系统的结构，定时校准和由此产生的系统性能。文中还介绍了LHAASO项目电子探测器样机的测试结果。
2013-08-27 hep-ex physics.ins-det
Test-beam demonstration of a TORCH prototype module
TORCH飞行时间探测器的设计目的是为带电粒子提供15 ps的定时分辨率，从而在10 m的飞行路径上识别出高达10 GeV/c动量的$π$ / $K$粒子和切伦科夫光子，产生于10 mm厚的石英板中被聚焦到微通道板光电倍增管（MCP-PMT）的阵列上，该阵列测量光子到达时间和空间位置。半尺寸（$660\times1250\times10$ mm $^3$）TORCH演示模块已在CERN的8 GeV/c质子-π介子混合束流中进行了实验。采用了与工业伙伴合作开发的有源区$53\times53$ mm $^2$和粒度$64\times64$像素的定制方形MCP-光电倍增管。单光子的定时性能和光子产率已被测量为辐射器中的光束位置的函数，给出与预期一致的测量结果。TORCH在LHCb升级II的高光度运行中的预期性能已经被模拟。
2021-11-08 hep-ex 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
Shower Separation in Five Dimensions for Highly Granular Calorimeters using Machine Learning
本文利用机器学习在五维信息空间中实现高颗粒度量能器的带电与中性强子簇射分离，通过对比有无定时信息的神经网络模型，证明定时信息能显著提升事例重建性能，为时间敏感型量能器设计提供依据。
2024-06-28 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
Technical Design Report for the PANDA Barrel DIRC Detector
本文件描述了用于PANDA实验的Barrel DIRC探测器的技术设计和预期性能。桶DIRC将提供强子带电粒子识别的极角范围内的$22^\circ$到$140^\circ$的粒子动量之间的0.5 GeV/c和3.5 GeV/c。该设计基于成功的BaBar DIRC，并进行了几项关键改进。性能和系统成本在详细的探测器模拟中进行了优化，并在GSI和CERN使用粒子束进行了完整的系统原型验证。最终的设计满足或超过了干净的$π/K$分离的PID目标，在桶DIRC中的带电K介子的整个相空间上具有至少3个标准偏差。
2017-09-29 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Performance of the prototype Silicon Tracking System of the CBM experiment tested with heavy-ion beams at SIS18
针对CBM实验的硅径迹系统，本文通过mini-CBM演示装置在SIS18束线上以1-2 AGeV重离子碰撞测试其原型，评估了时间/位置分辨率、重建效率、信噪比等运行性能。
2025-05-26 nucl-ex physics.ins-det
Design and performance of the silicon sensors for the CMS barrel pixel detector
大型强子对撞机的CMS实验包括一个混合硅像素探测器，用于重建带电轨道和相互作用顶点。筒区由n中n型传感器组成，其单元尺寸为100 × 150 μ m^2，在扩散氧化的浮区硅上加工。偏置网格的实施和像素隔离实现与缓和的p-喷雾技术。在CERN SPS的H2束线上进行了广泛的测试计划。在本文中，我们描述了传感器的布局，光束测试设置和辐照和非辐照原型设备所获得的结果。给出了电荷收集、命中探测效率、洛伦兹角和空间分辨率的测量结果。
2007-02-12 physics.ins-det
Nuclear Emulsion Film Detectors for Proton Radiography: Design and Test of the First Prototype
质子治疗目前正在成为癌症治疗中广泛应用的临床实践，并且复杂的治疗计划系统通常用于最好地利用带电粒子的弹道特性。关于射束质量和质子范围的信息是优化治疗的关键问题。为此目的，质子射线照相术可用于质子治疗中，以获得关于质子范围、关于用于治疗计划优化的组织的平均密度的直接信息，并且以对患者的可忽略剂量执行成像。我们提出了一种创新的方法，基于核乳胶膜探测器的质子射线照相术，在该技术中，通过测量的位置和质子通过病人的身体的剩余范围来获得图像。核乳胶膜与组织等效吸收体之间的相互作用可以有效地用于高精度的质子径迹重建。基于核乳胶的探测器的第一个原型已经构思，建造和测试与治疗质子束在PSI。在伯尔尼的LHEP进行了乳剂的扫描，在那里为OPERA的中微子振荡实验开发了全自动显微镜扫描技术。轨道重建后，第一个有希望的实验结果已通过成像一个简单的幻影由PMMA制成的一个步骤为1厘米。还对第二个体模进行了成像，该体模含有5个5 x 5 mm^2截面的铝棒，位于不同距离处，并嵌入PMMA结构中。目前正在进行进一步的研究，以提高分辨率，并对更复杂的幻影成像。
2010-01-06 physics.ins-det physics.med-ph
Simulation of Solar Wind Charged Particle Energy Deposited and Particle Identification by $Δ$E-E Discrimination in the SNAPPY Cubesat Detector
本研究探讨了在SNAPPY立方星探测器中，将veto阵列用作phoswich粒子识别系统的$Δ$E能量采样，以提高太阳风粒子的识别和能量测量能力。
2024-11-15 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.ins-det
Fast Timing for High-Rate Environments with Micromegas
现有实验的快速定时分辨率的当前技术水平是带电粒子和电磁簇射到达时间的100 ps的量级。目前关于带电粒子计时的研发正在接近10 ps的水平，但主要不是针对高速率和高辐射下的持续性能（这是HL-LHC堆积缓解所需要的）。我们展示了一个基于Micromegas的解决方案，以达到这一性能水平。Micromegas充当耦合到切伦科夫辐射器前窗的光电倍增管，其产生足够的UV光子以将约100 ps的单光电子抖动转换为每个入射带电粒子10-20 ps量级的定时响应。一个原型已经建立，以证明这种性能。使用皮秒激光器的第一次实验室测试表明，使用大体积Micromegas读出器，对于约50个初级光电子，时间分辨率为27 ps。
2016-01-12 hep-ex physics.ins-det
Intrinsic time resolution of 3D-trench silicon pixels for charged particle detection
在过去的几年中，高分辨率的时间标记已经成为解决粒子对撞机下一代实验探测器中高径迹密度问题的工具。在间距为50 $μ$ m的传感器像素上，低于50 ps的时间分辨率和数十MHz的事件平均重复率是典型的最低要求。这对粒子传感器和处理电子学的发展提出了重要的科学和技术挑战。TIMESPOT倡议（代表时间和空间实时操作跟踪器）旨在开发适用于下一个粒子物理实验的粒子跟踪器的完整原型检测系统。本文介绍了第一批TIMESPOT硅传感器的基础上，一种新的3D MEMS（微机电系统）设计的结果。在这种方法之后，其他正在进行的硅传感器开发的性能已经被匹配和克服，同时使用已知对辐射退化具有鲁棒性的技术。在室温下测量的时间分辨率为20ps的顺序，这也表明在进一步优化前端电子处理阶段后可能的改进。
2020-07-29 hep-ex physics.ins-det
The design and performance of a prototype water Cherenkov optical time-projection chamber
在费米实验室的试验束装置上，在水基光学时间投影室（OTPC）中通过“漂移”切伦科夫光子跟踪相对论带电粒子的第一次实验测试已经完成。原型OTPC探测器由77 cm长、28 cm直径、40 kg的圆柱形水团组成，该圆柱形水团装有商业$5.1\times5.1$ ~cm $^2$微通道板光电倍增器（MCP-PMT）和$6.7\times6.7$ ~cm $^2$反射镜的组合。五个MCP-PMT以小角度立体配置沿着OTPC圆柱体安装在两列中。反射镜安装在检测器圆柱体远侧的每个MCP-PMT的对面，有效地使光电检测效率加倍，并在相对壁上提供切伦科夫光的时间分辨图像。每个MCP-PMT耦合到由30个50欧姆微带组成的阳极读出器。一个180通道的数据采集系统使用PSEC 4波形采样和数字化芯片以每秒10.24千兆采样率对微带一端的MCP PMT信号进行数字化。单端微带读出器通过记录直接信号和从带的未终止远端反射的脉冲来确定光子到达MCP-PMT表面的时间和位置。该探测器安装在费米实验室MCenter次级束线后面的钢吸收器的主要通量是几个GeV的μ子。大约80切伦科夫光子被检测到的一个贯穿的μ子轨道中的总事件持续时间为~2 ns。通过测量单个光子在探测器表面的到达时间和位置，分别测量到$\le$ 100 μ s和几mm，我们已经测量到每个MCP-PMT轨道段的空间分辨率为$\sim$ 15 μ m…
2015-10-04 hep-ex physics.ins-det
Particle identification studies with a full-size 4-GEM prototype for the ALICE TPC upgrade
大型时间投影室是欧洲核子研究中心大型强子对撞机（CERN LHC）ALICE实验中用于跟踪和识别带电粒子的主要设备。在2019/20年的第二次长时间关闭之后，LHC将以约50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这比TPC目前的读出速率高出约50倍。这将导致对稀有探测器的灵敏度显着提高，这些探测器被认为是描述此类碰撞中产生的QCD物质的关键可观测量。为了充分利用这种亮度，目前使用的门控多丝正比室将被取代。升级依赖于采用气体电子倍增器技术的连续操作的读出探测器，以通过测量电离的比能损失d $E$ /d $x$来保持粒子识别方面的性能。2014年组装了一个全尺寸的读出室原型，其特征是一堆四个GEM箔作为放大级。原型的性能在CERN PS的测试束活动中进行了评估。d $E$ /d $x$分辨率符合当前运行的基于MWPC的读出室的性能和ALICE TPC升级计划的挑战性要求。读出系统的详细模拟能够再现数据。
2018-06-17 physics.ins-det
A SiPM-Based RICH Detector with Timing Capabilities for Isotope Identification
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所（INFN）巴里分部）
基于SiPM的RICH探测器结合TOF测量，用于空间应用中的同位素识别，具备高时空分辨能力。
2026-01-21 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Characterization of a TES-based Anti-Coincidence Detector for Future Large Field-of-View X-ray Calorimetry Missions
面向未来大视场X射线量热任务，研制并表征基于钨TES与QET并联网络的大幅面反符合探测器，实现<1 keV阈值、>96%活时间及毫米级空间分辨。
2025-02-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Charged Particle Tracking with the Timepix ASIC
利用Timepix和Medipix ASIC混合像素组件作为六个传感平面，构建了一个粒子跟踪望远镜原型。每个望远镜平面由一个1.4平方厘米的组件组成，提供了一个256 x256的55微米平方像素阵列。该望远镜在被测装置位置的指向分辨率为2.3微米。在2009年的一次光束测试中，望远镜被用来详细评估两个Timepix混合像素组件的性能;一个标准的300微米厚的平面传感器和285微米厚的双面3D传感器。本文介绍了一个详细的电荷校准研究的像素器件，它允许真正的电荷被提取，并报告测量的电荷收集特性和朗道分布。平面传感器实现了4.0微米的最佳分辨率为角度的轨道，和4.4和11微米之间的垂直轨道的分辨率，这取决于所施加的偏置电压。双面3D传感器具有显著更少的电荷共享，被发现对于成角度的轨道具有9.0微米的最佳分辨率，并且对于垂直轨道具有16.0微米的分辨率。基于这些研究，可以得出结论，Timepix ASIC作为带电粒子跟踪设备时表现出优异的性能。
2011-06-14 hep-ex physics.ins-det
First Results of the PixelGEM Central Tracking System for COMPASS
对于高达2 e7粒子/秒的高强度强子束的物理计划，欧洲核子研究中心的COMPASS实验需要跟踪相对于入射束方向以非常小的角度散射的带电粒子。虽然在时间和空间上的良好分辨率是强制性的，但高光束强度带来了挑战，需要抗辐射探测器，其向光束路径添加很少的材料，以最大限度地减少二次相互作用。为此，我们设计并制作了一套三重GEM探测器，其混合读出结构由束区的像素和外围的2-D条带组成。成功的原型测试证明了这种新型探测器的性能，显示出非凡的高速率能力和探测效率。幅度信息允许实现比间距小约10倍的空间分辨率和接近由布局施加的理论极限的时间分辨率。PixelGEM中央跟踪系统由五个探测器组成，相对于原型略有改进，于2008年春季完全安装在COMPASS光谱仪上。
2013-06-04 hep-ex physics.ins-det
Design and Performance of a Monolithic Plastic Scintillator Tracker with Embedded Scatterers
Kyoto University（京都大学）；Yokohama National University（横滨国立大学）；Tohoku University（东北大学）
提出一种基于单片塑料闪烁体板、嵌入散射体和波长移位光纤读出的新型闪烁体跟踪器概念，通过束流测试验证了位置重建原理，实现了近100%探测效率和亚毫米级位置分辨率。
2026-06-26 physics.ins-det
