Optical Links for ATLAS Liquid Argon Calorimeter Front-end Electronics Readout
介绍了ATLAS液氩量热计的光学数据链。文中还讨论了垂直腔面发射激光器故障的现状、故障原因的最新搜索结果、搜索过程中的经验、光发射机可能的备份方案以及经验教训。
2022-02-11 physics.ins-det
Characterization of the ATLAS Liquid Argon Front-End ASIC ALFE2 for the HL-LHC upgrade
ALFE2是为HL-LHC升级设计的ATLAS液氩量能器前端ASIC，具有四通道、可调阻抗和16位动态范围，经FETB测试表明其在增益、噪声、线性、均匀性和辐射耐受性方面均满足或大幅超越所有规格。
2024-02-14 physics.ins-det
Development of ATLAS Liquid Argon Calorimeter Front-end Electronics for the HL-LHC
大型强子对撞机的高光度阶段将提供比原始探测器设计中假设的高5-7倍的光度。改进的触发系统需要升级ATLAS液氩量热计的读出电子设备。本文介绍了在40-80 MHz和16位动态范围内读出182，500个量热计单元的概念以及耐辐射、低噪声、低功耗和高带宽前端电子元件的发展，包括前置放大器和整形器、14位ADC和10 Gb/s激光二极管阵列驱动器。
2020-09-14 physics.ins-det
The High Voltage Feedthroughs for the ATLAS Liquid Argon Calorimeters
介绍了ATLAS液氩量热计高压引线端口和滤波器的用途、设计规范、施工技术和测试方法。这些馈线携带约5000高压电线从室温环境（300 K）通过低温恒温器壁的热量计细胞（89 K），同时保持系统的电气和低温的完整性。馈通布线和滤波器在2.5 kV的最大高压下工作，不会因大型强子对撞机上的电晕放电或辐射而有退化的危险。
2007-09-05 physics.ins-det
Design, construction, commissioning and long term operational experience with the D0 Uranium/Liquid Argon calorimeter
D 0实验设计于20世纪80年代中期，并于1992年至2011年在费米实验室pp对撞机上运行。我描述了铀-液氩量热计及其读出电子，其在20世纪90年代后期进行了升级，以处理升级后的Tevatron在2001-2011年的第二次运行期间的更高亮度。我总结了20年来保持热量计的数据采集。我进一步描述了在此期间出现的一些问题，包括不同类型的噪声和只在中央量热计中看到的异常高压电流。
2014-03-18 physics.ins-det
Energy-Calibration of the ATLAS Hadronic and Electromagnetic Liquid-Argon Endcap Calorimeters
2002年，ATLAS实验的强子和电磁液氩端盖量能器的第一次组合束测试在欧洲核子研究中心的SPS测试束上进行。在6至200 GeV的能量范围内，共记录了1500万个电子、μ子和π子事件。整个校准链，从数字滤波器的权重，校准常数，聚类和能量的权重，是相关的能量校准的强子和电磁簇射在ATLAS进行了测试，并应用于束流测试数据。两个量热计的综合性能的校准方法和第一个结果。
2003-10-24 physics.ins-det
Status of ASIC readout for electromagnetic calorimeter
高能粒子物理学的下一代实验将是TeV级电子和正电子的国际直线对撞机。该实验的目的是寻找希格斯粒子并测量其性质。物理计划要求探测器具有高性能。其中一个中心探测器是电磁量能器，用来测量高能光子的能量和位置。细粒度和紧凑性带来了使用Si-W取样探测器。由于高粒度，电磁量热计将包括$10^8$读出单元的数量级。最新研制的36通道ASIC原型芯片将用于硅钨ECAL的读出。性能研究将讨论与ECAL原型开发的ASIC读出，使用脉冲发生器。
2012-10-18 hep-ex physics.ins-det
The Clock and Control System for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Upgrade
正在开发液氩触发数字化板（LTDB），以升级ATLAS液氩量热计第一阶段触发电子设备。位于前端的LTDB需要从后端获取时钟信号并进行远程配置和监控。一个时钟和控制系统正在开发的LTDB和系统的主要功能进行了评估。本文介绍了时钟和控制系统的设计和评估。
2020-09-18 physics.ins-det
Single Event Effect Hardness for the Front-end ASICs Applied in BGO Calorimeter of DAMPE Satellite
暗物质粒子探测器（DAMPE）是中国为宇宙射线研究设计的科学卫星，其主要科学目标是间接寻找暗物质粒子。BGO量热计作为一个重要的子探测器，测量能量范围为5 - 10 TeV的宇宙射线的能谱。为了在严格受限的卫星平台上实现对616个光电倍增管的1848路信号的高密度前端电子学（FEE）测量，定制了VA 160和VATA 160两种32通道前端专用集成电路。然而，超过3年的空间任务周期使得单粒子效应（SEE）可能对可靠性构成威胁。为了评估芯片的单粒子效应灵敏度和验证减缓方法的有效性，进行了一系列激光和重离子诱导的单粒子效应测试。得益于电源单粒子闩锁（SEL）保护电路、配置寄存器三模冗余（TMR）技术和数据采集过程的优化时序设计，VA 160和VATA 160分别以54和32片的数量应用于BGO量热计飞行模型中，并保证了辐射强度。
2015-06-23 physics.ins-det
The Jet Calibration in the H1 Liquid Argon Calorimeter
本文叙述了HERA氢探测器液氩量热计的射流标定。在高喷流横向能量的测量中，在具有高光子虚度（Q^2）的深度非弹性散射和光生过程中，系统不确定度可以低至2%。在此基础上，提出了一种新的H1能量加权方案的概念。在高Q^2中性流深度非弹性散射样品上的首次应用表明，强子系统和电子之间横向动量平衡的分辨率得到了提高。
2002-09-06 physics.ins-det
Commissioning and Performance of the ATLAS Liquid Argon Calorimeters
ATLAS液氩量热计系统由一个电磁桶式量热计和两个端盖组成，端盖分别装有电磁量热计、强子量热计和前向量热计。整个热量计系统的建设已于2004年年中完成。该探测器已与LAr在标称高电压下运行，并完全配备了读出电子设备。为数据收集和处理开发了在线软件、监测工具和离线信号重建。已进行了广泛的测试与校准脉冲，并已行使所有182468通道的电子校准计划。自2006年8月以来，宇宙μ介子数据已收集与ATLAS探测器系统的其余部分作为ATLAS调试计划的一部分。将由宇宙射线沉积的能量重建的LAr信号与从测量的探测器参数和校准脉冲导出的预测进行比较。检查了具有足够宇宙μ子的区域内探测器响应的均匀性。根据以前的光束测试和蒙特卡罗模拟，ATLAS物理的LAr量热计的预期性能，也进行了总结。
2008-10-06 physics.ins-det
FATALIC: A novel CMOS front-end readout ASIC for the ATLAS Tile Calorimeter
本文介绍了一种新的ASIC架构，在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的高亮度阶段的ATLAS瓦热量计升级计划的背景下设计的。该架构基于耐辐射的130 nm互补金属氧化物半导体技术，嵌入了探测器信号的模拟和数字处理。ASIC的详细描述给出的动机，设计特点和模拟和测量性能。实验研究，在真实粒子束条件下的24个原型单位的基础上，为了证明作为一个可靠的前端读出电子解决方案的架构的潜力。
2018-12-11 hep-ex physics.ins-det
The Clock Distribution System for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Upgrade Demonstrator
针对ATLAS液氩量能器Phase-I升级演示器的时钟需求，研发基于商用器件的时钟分配系统，完成设计、性能评估及辐射耐受性验证。
2024-01-28 physics.ins-det
A prototype optical link board with redundancy design for the ATLAS liquid argon calorimeter Phase-2 upgrade
为ATLAS液氩量热计第2阶段升级研制了一个原型光链路板。该板由24个lpGBT芯片和8个VTRx+模块组成，展示了未来前端板的全光链路设计。该板具有22个单工光链路，用于将探测器数据传输到探测器外电子设备，这些数据在FPGA中仿真并通过6个FMC连接器注入。该板实现了2个双工光纤链路，用于时钟、控制和监控，并采用冗余设计，以提高系统可靠性。数据传输和所有冗余设计均已验证。一种光纤路由方案已经原型化，其中2或3个VTRx+模块通过MPO连接器重新连接到前面板。
2022-03-11 physics.ins-det
Functional Verification for Endcap Concentrator ASICs in the High-Granularity Calorimeter Upgrade of CMS
CERN（欧洲核子研究中心）；University of Split（斯普利特大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Baylor University（贝勒大学）
本文基于UVM方法学对CMS高粒度calorimeter升级中端cap集中器ASICs进行功能验证，重点在于利用现有组件管理验证环境复杂性。
2026-01-23 hep-ex physics.ins-det
Component Prototypes towards a Low-Latency, Small-form-factor Optical Link for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Trigger Upgrade
本文介绍了几个组件原型的ATLAS液氩量热计第一阶段触发升级设计的低延迟，小形状因子的光链路。一个定制的双通道光发射器模块的原型，微型光发射器（MTx），与单独的发射器光学子组件（TOSA）已被证明在数据速率高达8 Gbps的每通道。一个垂直腔面发射激光器（VCSEL）驱动器ASIC已经开发出来，并用于目前的MTx原型。一个串行器ASIC原型，工作在每通道高达8 Gbps，已被设计和测试。一个低延迟，低开销的编码器ASIC原型的设计和测试。整个链路的延迟，包括发送器延迟和接收器延迟，但不包括光纤的延迟，估计小于57.9 ns。MTx的尺寸为45 mm x 15 mm x 6 mm。
2022-02-09 physics.ins-det
Readiness of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter for LHC Collisions
ATLAS液氩量热计自2006年8月以来一直在连续运行。当时，只有部分量热计被读出，但自2008年初以来，所有量热计单元都已连接到ATLAS读出系统，为LHC碰撞做准备。本文概述了随机触发、校准数据、宇宙μ子和LHC束溅射事件现场测量的液氩量热计性能。检测器的操作，定时性能，电子噪声和增益稳定性的结果。来自辐射宇宙μ子和束溅射事件的高能量沉积物允许检查能量分辨率的固有常数项。利用最小电离宇宙μ子，在百分比水平上测量了电磁桶式量热计沿η（在φ上平均）响应的均匀性。最后，辐射μ子的电磁簇射的研究已被用来交叉检查的蒙特卡罗模拟。使用ATLAS读出，数据采集和重建软件获得的性能结果表明，液氩量热计是在LHC时代的黎明碰撞做好准备。
2010-05-25 hep-ex physics.ins-det
Quality control tests of the front-end optical link components for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-1 upgrade
我们目前的ATLAS液氩量热仪第一阶段升级的前端光链路组件的质量控制测试的程序和结果。这些组件包括垂直腔面发射激光器（VCSEL）驱动器ASIC LOCld、定制光发射器/收发器模块MTx/MTRx和发射器ASIC LOCx 2。LOCld、MTx和LOCx 2各自包含具有相同结构的两个信道，而MTRx具有发射器信道和接收器信道。每个通道均以5.12 Gbps进行测试。共有5341个LOCld芯片、3275个MTx模块、797个MTRx模块和3198个LOCx 2芯片合格。LOCld、LOCx 2、MTx和MTRx的产率分别为73.9%、98.0%、98.4%和61.9%。
2021-08-09 physics.ins-det
A radiation-hard dual-channel 12-bit 40 MS/s ADC prototype for the ATLAS liquid argon calorimeter readout electronics upgrade at the CERN LHC
欧洲核子研究中心大型强子对撞机ATLAS液氩量热计的读出电子升级需要抗辐射ADC。介绍了一种抗辐射双通道12位40 MS/s流水线ADC的设计。该设计包括两个流水线A/D通道，每个通道有四个乘法数模转换器，后面是8位逐次逼近寄存器模数转换器。该定制设计采用商用130 nm CMOS工艺制造，在10 MHz下，单通道40 MS/s时的SNDR性能为67.9 dB，延迟为87.5 ns（到第一位读出），而总功耗为50 mW/通道。该芯片使用两种电源电压：1.2和2.5 V。测量并确定辐照期间对单粒子效应的灵敏度，以满足系统要求。
2017-06-05 physics.ins-det
Studies of VCSEL Failures in the Optical Readout Systems of the ATLAS Silicon Trackers and Liquid Argon Calorimeters
ATLAS硅跟踪器和液氩量热计的读出系统利用垂直腔面发射激光二极管在开启和关闭检测器读出组件之间进行通信。这些VCSEL器件中的许多在其预期寿命之前就已经失效。我们总结了失败的历史，并提出了迄今为止所学到的失败机制和环境条件下的寿命的依赖。
2011-09-29 hep-ex physics.ins-det
Autoencoder-based time series anomaly detection for ATLAS Liquid Argon calorimeter data quality monitoring
本文提出基于LSTM自动编码器的算法，用于检测ATLAS液氩电离室数据中的异常，通过训练高质量数据识别异常区间，并验证噪声脉冲问题。
2025-11-25 hep-ex physics.ins-det
Effects of high-energy particle showers on the embedded front-end electronics of an electromagnetic calorimeter for a future lepton collider
专用集成电路（ASIC），类似于为未来轻子对撞机探测器的中央量热计的读出电子设备所设想的ASIC，已经暴露在高能电磁簇射中。这些量热计的一个显著特征是读出电子器件将嵌入量热计层中。在这篇文章中，它表明，在读出电子体积中的簇射粒子的相互作用不改变ASIC的噪声模式。在暴露期间未观察到MIP水平或以上的信号。对于MIP的约60%的噪声阈值，在95%置信水平下伪信号频率的上限小于1 × 10 ^{-5}。对于与测试的ASIC具有类似设计的ASIC，因此可以在很大程度上排除将电子器件嵌入到热量计层中会损害热量计的性能。
2011-06-03 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter
ATLAS液氩量热计的现场调试已经进行了三年。在此期间，通过频繁的校准运行，以及对大型宇宙μ子数据样本和2008年9月10日发生的少数束流飞溅事件的分析，它已经得到了充分的测试。这使得获得一组稳定的校准常数的第一次碰撞，并测量原位量热计的性能，被发现是在预期的水平。
2010-05-17 hep-ex physics.ins-det
Drift Time Measurement in the ATLAS Liquid Argon Electromagnetic Calorimeter using Cosmic Muons
用宇宙μ子详细研究了ATLAS电磁量能器液态氩中的电离信号。特别是，电离电子的漂移时间的测量和用于评估的热量计间隙的固有均匀性，并估计其对能量分辨率的常数项的影响。电子在量热计第二层单元中的漂移时间是均匀的，在桶中为1.3%，在端盖中为2.8%。这导致对桶中常量项的估计贡献为（0.29 + 0.05-0.04）%，对端盖中常量项的估计贡献为（0.54 + 0.06-0.04）%。用同样的数据测量了液氩中电离电子的漂移速度，在88.5 K和1 kV/mm时，漂移速度为4.61 ± 0.07 mm/μs。
2010-07-04 hep-ex physics.ins-det
Design and operation of LongBo: a 2 m long drift liquid argon TPC
本文报道了在液态氩纯度演示装置中的龙波时间投影室的设计和运行情况。该室具有2米长的漂移距离。用宇宙线μ子测量了液氩中电子的漂移寿命，在95%的置信水平下，寿命至少为14 ms。龙博配备前置放大器，安装在液氩检测器上。在144个通道中，128个通道由用分立电路制成的前置放大器读出，16个通道由ASIC前置放大器读出。对于离散通道，我们在350 V/cm的漂移场下测量到30的信噪比（S/N）。ASIC通道的实测信噪比是离散通道的1.4倍。
2015-05-13 physics.ins-det
Energy reconstruction in a liquid argon calorimeter cell using convolutional neural networks
可以分析取样量热计单元中的液氩电离电流以确定被检测粒子的能量。在实践中，诸如堆积和电子噪声的实验伪像使得从电流推断能量是困难的过程。大型强子对撞机的束流强度将在2025-2027年的第二阶段长期关闭期间显著增加。在这些条件下，用于提取ATLAS检测器中检测到的粒子的能量的信号处理技术将遭受显著的性能损失。本文比较了目前使用的最佳滤波技术，卷积神经网络的能量重建在ATLAS液氩强子端盖量热计。特别是，研究表明，使用适当调整且新颖的损失函数训练的卷积神经网络能够优于最佳滤波器技术。
2021-11-10 hep-ex physics.ins-det
Performance and Quality Control of a Radiation-Hard 12-bit 40 MSPS ADC for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Trigger Readout Electronics Phase-I Upgrade at the LHC
为欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机ATLAS液氩量能器的触发读出电路第一阶段升级设计了一个抗辐射的四通道12位40 MSPS流水线模数转换器（ADC）。定制设计的最终版本，在商业130 nm CMOS工艺制造，提出并发现，以满足系统的模拟性能和辐射耐受性的要求。描述了17200 ADC的质量控制程序，并给出了结果。
2020-03-06 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter after three years of LHC operation and plans for a future upgrade
ATLAS实验旨在研究欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）产生的质子-质子碰撞。液氩取样量热计用于所有的电磁量热以及端盖中的强子量热。在2004- 2006年安装之后，在2009年第一次碰撞之前的三年时间里，使用宇宙射线和单个LHC光束，对量热计进行了广泛的调试。从那时起，在前所未有的质心能量下收集了大约27 fb $\mathbf{^{-1}}$的数据。在所有这些阶段中，量热计及其电子设备几乎一直处于最佳状态，性能非常接近规格。本文涵盖了这些头几年业务的所有方面。在发现难以捉摸的希格斯玻色子的背景下，特别提出了所取得的优异性能。未来的计划，以保持这种性能，直到LHC计划结束也提出。
2013-07-04 hep-ex physics.ins-det
Design and R&D of very forward calorimeters for detectors at future e+e- collider
未来e+e-对撞机的探测器需要在非常前端的区域使用特殊的量热计来快速估计和精确测量光度，以提高气密性并屏蔽中心跟踪探测器的后向散射粒子。介绍了用蒙特卡罗模拟对ILC对撞机进行优化设计的方法。传感器原型已经生产，专用FE ASIC已经开发和测试。传感器首次连接到前端和ADC ASIC，并在电子束中进行测试。性能的结果进行了讨论。
2012-01-31 hep-ex physics.ins-det
A Radiation-Hard Dual Channel 4-bit Pipeline for a 12-bit 40 MS/s ADC Prototype with extended Dynamic Range for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Readout Electronics Upgrade at the CERN LHC
介绍了一种用于欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机ATLAS液氩量热计读出电路升级的抗辐射双通道12位40 MS/s扩展动态范围流水线ADC的设计。该设计由两个流水线A/D通道和四个乘法数模转换器组成，每个转换器的标称分辨率为12位。该设计采用IBM 130 nm CMOS工艺制造，在2.5 V电源下，单通道SNDR在18 MHz、40 MS/s时的性能为68 dB，而每通道功耗为55 mW，辐照后性能没有下降。各种增益选择算法，以实现扩展的动态范围的实施和测试。
2013-07-31 hep-ex physics.ins-det
Upgrade of the ATLAS Liquid Argon Calorimeters for the High-Luminosity LHC
大型强子对撞机（HL-LHC）在高亮度阶段的粒子通量增加，瞬时亮度高达原始设计值的7.5倍，将对ATLAS探测器的许多子系统产生影响。这一贡献突出了ATLAS液氩量热计系统的特殊影响，连同导致HL-LHC的各种升级计划的概述。更高的亮度对于前向量热计（FCal）特别重要，其中电离负载的预期增加会引起许多问题，这些问题会降低FCal性能，例如液氩间隙中的束加热和空间电荷效应以及由于限流电阻器上的电流增加而引起的高电压降。作为解决其中一些问题的一种方法，拟议的FCal替代品与替代品相关的风险进行了权衡。为了进一步减轻堆积增加的影响，目前还在考虑在每个端盖低温恒温器的正面安装一个高粒度定时探测器。正在研究几种不同的传感器技术和布局。
2016-12-20 hep-ex physics.ins-det
Proton and Neutron Irradiation Tests of Readout Electronics of the ATLAS Hadronic Endcap Calorimeter
ATLAS强子端盖量热计的读出电子设备必须承受未来高亮度LHC（HL-LHC）的辐射环境，其辐射环境比设计值大10倍。GaAs ASIC是读出电子学的核心，它已经暴露在中子和质子辐射下，其通量高达HL-LHC运行十年的总预期通量的十倍。中子测试在捷克共和国Rez的NPI进行，其中36 MeV的质子束被引导到厚的重水靶上以产生中子。质子辐照是在瑞士维利根的PSI质子辐照设施的PROSCAN区域用200 MeV质子进行的。在这两个测试中的S参数的原位测量允许评估频率相关的性能参数-如增益和输入阻抗-作为注量的函数。ASIC响应的线性度已被直接测量在中子试验中，具有变化幅度的三角形输入脉冲。给出了在HL-LHC条件下的性能测量结果和预期的性能退化。
2012-11-16 physics.ins-det
Design and hardware evaluation of the optical-link system for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-II Upgrade
正在为ATLAS液氩量热计第二阶段升级开发一个光学连接系统。光链路系统负责将来自1524个前端板（FEB）的超过18.2万个探测器通道的数据通过每个FEB的26根光纤传输到计数室，传输距离超过150米，并将时钟、束流交叉复位信号和慢速控制/监测信号带回FEB。光链路系统基于低功耗千兆位收发器（lpGBT）和多功能光收发器（VTRx+）模块，这两个模块都是为高亮度LHC升级而开发的。设计了评估板，对光链路系统的主要功能进行了评估。文中介绍了光链路系统的设计和主要功能的评价。
2020-07-31 hep-ex physics.ins-det
Quality control and quality assurance evaluation of ALFE2, a large-dynamic-range front-end ASIC de-veloped for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter high-luminosity LHC upgrade
Physics Department, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室物理系）；Instrumentation Department, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室仪器部）；Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University（石溪大学物理与天文系）；IJCLab, Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3（巴黎萨克雷大学IJCLab，CNRS/IN2P3）；ESAT-ADVISE, KU Leuven（荷语鲁汶大学ESAT-ADVISE）；CERN（欧洲核子研究中心）
针对ATLAS液态氩量能器升级的ALFE2前端ASIC，开发机器人系统进行质量控制测试并建立分级标准，评估测试良率超85%，应用于全面生产质量控制，辐照测试无显著性能下降，推断出HL-LHC运行时的单粒子翻转错误率。
2026-08-19 hep-ex physics.ins-det
Response Uniformity of the ATLAS Liquid Argon Electromagnetic Calorimeter
完成了ATLAS电磁式液氩量能器模块的组装和插入低温恒温器的工作。在生产期间，四个桶和三个端盖模块暴露于测试束，以评估其性能，确定生产质量和再现性，并仔细检查从读出和校准电子设备到信号和能量重建的完整能量重建链。还可以检查热量计的完整蒙特卡罗模拟。对该方法的均匀性、分辨率和常数项的提取进行了分析。典型的非均匀性为0.5%和典型的全球常数项为0.6%的桶和端盖模块进行测量。
2007-09-07 physics.ins-det
Machine Learning for Real-Time Processing of ATLAS Liquid Argon Calorimeter Signals with FPGAs
欧洲核子研究中心的ATLAS实验在大型强子对撞机（LHC）上测量质子-质子（p-p）碰撞的能量，重复频率为40 MHz。作为第二阶段升级的一部分，液氩（LAr）量热计的读出电子器件正在为高亮度LHC（HL-LHC）操作做准备，预计将同时产生多达200个p-p相互作用。p-p相互作用数量的增加意味着多达25个连续碰撞的量热计信号重叠，使能量重建更具挑战性。为了实现HL-HLC的目标，现场可编程门阵列（FPGA）被用于实时处理以40 MHz采样的数字化脉冲，并且正在研究不同的机器学习方法来处理信号堆积。卷积和递归神经网络在将重建能量分配给正确的质子束团交叉和能量分辨率方面都优于目前使用的最佳信号滤波器。增强的重点是从重叠脉冲获得的能量。由于神经网络是在FPGA上实现的，因此必须仔细分析参数的数量、资源使用、延迟和操作频率。一个非常好的协议，观察在FPGA和软件中的神经网络实现之间。
2021-11-16 hep-ex physics.ins-det
Application of the VMM ASIC for SiPM-based calorimetry
本文提出基于VMM3a ASIC的双增益SiPM读出系统，并通过256通道原型与FoCal-H高能强子测试束验证其在高计数率环境下的能量测量能力。
2024-06-18 physics.ins-det
Hadronic Calibration of the ATLAS Liquid Argon End-Cap Calorimeter in the Pseudorapidity Region 1.6 < |eta| < 1.8 in Beam Tests
在CERN SPS装置上，对ATLAS液氩端盖量能器的全方位φ楔进行了能量范围为6 GeV ≤ E ≤ 200 GeV的电子、μ子和π子束辐照。所研究的角度区域对应于ATLAS撞击的位置，在伪快度间隔1.6 < |eta| < 1.8附近。光束测试装置进行了说明。给出了详细的性能研究，以及获得相关的互校准常数。在ATLAS强子刻度建议之后，首次研究了利用加权系数进行强子刻度的方法。将结果与基于GEANT 3和GEANT 4模型的蒙特卡罗模拟预测进行比较。
2004-07-02 physics.ins-det
Firmware implementation of a recurrent neural network for the computation of the energy deposited in the liquid argon calorimeter of the ATLAS experiment
Aix Marseille Univ（艾克斯-马赛大学）；CNRS/IN2P3（法国国家科学研究中心/核物理与粒子物理研究所）
本文提出了一种在Stratix 10 FPGA上实现RNN的方法，用于ATLAS液氩量能器沉积能量重建，通过VHDL优化满足了每FPGA处理384通道且延迟小于125 ns的严格要求。
2023-05-17 cs.LG hep-ex physics.ins-det
Prototype Analog Front-end for Negative-ion Gas and Dual-phase Liquid-Ar TPCs
我们报告了一个多功能的模拟前端兼容的负离子$μ$的定向暗物质搜索，以及双相，下一代$\mathcal{O}$（10~kt）液氩TPC研究中微子振荡，核子衰变，和天体物理中微子的最新发展。尽管负离子和液氩TPC的操作条件非常不同（分别为室温\textit{vs.} $\sim$ 88~K操作），但读出电子器件的要求是相似的。两者都需要一个宽的动态范围高达1600 fC，小于2000- 5000 e $^-$噪声为80 fC的典型信号与检测器电容为$C_{\rm det} \approx 300$ ~ pF。为了满足这样的挑战性要求，一个原型ASIC是新设计的使用180纳米CMOS技术。在这里，我们报告的ASIC的性能，包括整形时间，动态范围和等效噪声电荷（ENC）的测量。我们还演示了低压负离子$μ$ -TPC上的ASIC的第一次操作。
2019-01-09 physics.ins-det
Design and Performance of a Silicon Tungsten Calorimeter Prototype Module and the Associated Readout
我们描述的硅钨原型电磁量能器模块和相关的读出电子的细节。该原型的探测器性能已在2015/16年CERN PS和SPS加速器设施的测试束实验中测量。将计算结果与Monte Carlo Geant 4模拟结果进行了比较。这是针对快速、低功耗、高粒度应用而设计的定制ASIC性能的首次真实演示。
2020-12-09 physics.ins-det
Lab and Beam Tests of a SiPM-readout ASIC with a Large Dynamic Range
针对未来希格斯工厂高粒度晶体ECAL的大动态范围读出需求，对商用ASIC MPT2321开展实验室及束流测试，验证了其良好信噪比与大动态范围的应用潜力。
2025-05-22 hep-ex physics.ins-det
Irradiation Tests and Expected Performance of Readout Electronics of the ATLAS Hadronic Endcap Calorimeter for the HL-LHC
ATLAS强子端盖量热计（HEC）的读出电子器件将不得不承受比其设计值大3-5倍的辐射环境。配备GaAs ASIC并构成读出电子设备核心的计数板和求和板（PSB）受到中子和质子的辐照，其通量超过HL-LHC十年运行的数倍。中子测试在捷克共和国Rez的NPI进行，其中36 MeV的质子束被引导到厚的重水靶上以产生中子。质子辐照是在瑞士维利根的PSI质子辐照设施的PROSCAN区域用200 MeV质子进行的。在这两个测试中的S参数的原位测量允许频率相关的性能参数，如增益和输入阻抗，作为注量的函数的评估。ASIC响应的线性度是在中子试验中直接测量的，具有变化幅度的三角形输入脉冲。所获得的结果允许的HEC的预期性能退化的估计。为了替代PSB芯片，研究了替代技术，并暴露于类似的中子辐射水平。特别是，IHP 250 nm Si CMOS技术已证明表现出良好的性能，并符合所需的规格。目前的PSB设备的性能测量，在HL-LHC条件下的预期性能退化，并从替代技术的结果将被提交。
2013-09-03 hep-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
The Argon Dark Matter Experiment (ArDM)
ArDM实验是一台1吨级的液态氩TPC/量热计，用于探测无自旋氩核散射的暗物质粒子。这些产生反冲核的事件将通过它们的光荷比以及闪烁光的时间结构来识别。该实验目前正在建设中，并将在欧洲核子研究中心的地面上投入使用。在这里，我们描述了探测器的概念，并给出了一个简短的审查的主要探测器组件。
2008-12-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Energy Linearity and Resolution of the ATLAS Electromagnetic Barrel Calorimeter in an Electron Test-Beam
ATLAS电磁桶式液氩量热计的一个模块暴露于CERN的电子测试束在H8束线升级的精确动量测量。电子束的可用能量范围从10到245 GeV。电子束撞击在对应于ATLAS坐标系中的η =0.687的伪快度和φ =0.28的方位角的一个点处。对偏置电子能量测量的几种效应的详细研究允许开发能量重建程序，以确保良好的线性度和良好的分辨率。使用的是详细的蒙特卡罗模拟的基础上Geant描述的纵向和横向簇射轮廓以及能量分布。对于15 GeV和180 GeV之间的电子能量的测量的入射电子能量的偏差超过束能量是在0.1%以内。测量的系统不确定度在低能量下约为0.1%，在高能量下可忽略不计。能量分辨率被发现是约10%sqrt（E）的采样项和约0.2%的本地常数项。
2006-08-01 physics.ins-det
Novel Silicon and GaAs Sensors for Compact Sampling Calorimeters
本文在DESY-II的5 GeV电子束中测试新型大面积硅与GaAs垫传感器，介绍FLAME ASIC、FPGA预处理及走线连接方案，并报告信噪比、均匀性和边缘效应等性能。
2025-06-16 hep-ex physics.ins-det
Future liquid Argon detectors
液氩时间投影室为稀有事件探测的新型大规模探测器提供了创新技术。它是一种精确的跟踪装置，允许电离径迹形态的毫米级精度的三维空间重建，具有“泡室“的成像质量，以高采样率提供$dE/dx$信息，并作为包含事件的高分辨率热量计。它于1977年首次提出，经过长期的成熟过程，它今天拥有打开新的物理学机会的潜力，在相关的多千吨质量尺度上提供出色的跟踪和量热性能，优于其他技术。在本文中，我们回顾了未来的液态氩探测器目前正在讨论的中微子物理社区。
2013-03-30 hep-ph physics.ins-det
The Argon Dark Matter Experiment
ArDM实验是一个1吨的液态氩TPC/量热计，设计用于探测暗物质粒子，这些粒子可以从无自旋的氩核散射，产生核反冲。这些事件将通过它们的光荷比以及闪烁光的时间结构来辨别。该实验目前正在欧洲核子研究中心的地面上进行建设和调试。低温操作和光探测性能最近在一次全1吨液态氩靶的测试运行中得到了证实，该测试运行是在纯量热操作下进行的，并带有一个原型光读出系统。本文介绍了实验的概念，主要的探测器组件，并提出了一些初步的结果。
2009-12-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Self-compensating Light Calorimetry with Liquid Argon Time Projection Chamber for GeV Neutrino Physics
本研究发现液态氩时间投影室（LArTPC）因复合发光效应可作为自补偿光量热仪，通过案例验证其在宽漂移电场范围内实现电子与强子响应比的良好补偿，为GeV中微子能量重建提供补充方法并提出非均匀光收集的解决方案。
2025-02-09 hep-ex physics.ins-det
Optimised neural networks for online processing of ATLAS calorimeter data on FPGAs
Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Institut für Kern- und Teilchenphysik, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学核与粒子物理研究所）
本文提出优化的神经网络架构用于在FPGA上处理ATLAS calorimeter数据，实现了更高的能量分辨率和更可靠的不确定性估计。
2026-02-05 physics.ins-det
Reliable and redundant FPGA based read-out design in the ATLAS TileCal Demonstrator
ATLAS的瓦式量热计是一种强子量热计，它基于钢板和由光电倍增管读出的磁瓦。当前的读出系统使用标准ADC和定制ASIC来存储和临时存储探测器上的数据。然而，实际上只有一部分数据被读出到计数室。探测器上的电子设备将在2023年左右更换。为了达到所需的可靠性，升级后的系统将具有高度冗余性。在这里，ASIC将被Xilinx的Kintex-7 FPGA取代。除了使用多个10 Gbps光学读出链路外，这将允许完全读出所有探测器数据。由于当光束亮度增加时预期的较高辐射水平，修理的机会将不太频繁。因此，电路和固件必须使用冗余和耐辐射组件设计为足够高的可靠性。在一年内，包括新的读出系统的混合演示器将安装在ATLAS瓦热量计的一个切片上。这将使拟议的升级能够在计划的2023年部署之前在所有切片中进行彻底评估，特别是在长期可靠性方面。不同的固件策略，以及他们的集成在演示的背景下，对硬件故障和辐射引起的错误的高可靠性保护。
2014-06-23 hep-ex physics.ins-det
Forward Instrumentation for ILC Detectors
两个特殊的量热计被预见的仪表的ILC检测器，光度计设计用于测量率的低角度Bhabha散射事件的精度优于10-3和低极角量热计，相邻的光束管。后者将被大量的束射残留物击中。这些沉积物的数量和形状将允许快速的光度估计和光束参数的确定。这个量热计的传感器必须是抗辐射的。这两种装置都将提高探测器在寻找新粒子时的密封性。细分和非常紧凑的热量计将符合要求。由于占用率高，需要快速前端电子设备。介绍了用蒙特卡罗模拟设计和优化的量热计。传感器和读出电子ASIC已经设计完成，原型也已上市。总结了这些主要部件的性能结果。
2010-11-03 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
