Tile Computer-on-Module for the ATLAS Tile Calorimeter Phase-II upgrades
瓦片预处理器（TilePPr）是高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）瓦片量热计（TileCal）探测器外电子学的核心元件。TilePPr包括基于FPGA的板，用于操作和读取TileCal探测器上的电子器件。Tile Computer on Module（TileCoM）夹层嵌入在TilePPr中，实现三个主要功能。这些包括远程配置探测器上的电子设备和TilePPr FPGA，将TilePPr与ATLAS触发和数据采集（TDAQ）系统连接，以及通过提供监测数据将TilePPr与ATLAS探测器控制系统（DCS）连接。TileCoM是一款10层板，配有用于处理数据的Zynq UltraScale+ ZU 2CG、与TilePPr集成的接口组件以及连接到高级电信计算架构载体的电源。CentOS嵌入式Linux部署在TileCoM上，以实现HL-LHC所需的功能。本文从远程编程、与ATLAS TDAQ系统和DCS系统的接口等方面介绍了TileCoM系统的硬件和固件开发。
2022-04-26 hep-ex physics.ins-det
Tile and crystal calorimeter for KLOE-2 experiment
DA $Φ$ NE机器布局的升级需要修改KLOE $^2$的内聚焦四极的尺寸和位置，从而要求实现两个覆盖四极区域的新量热器。为了改善光子撞击四极的$K_L\to 2π^0$事件的重建，需要对低能光子（20-300 MeV）具有高效率、时间分辨率小于1 ns和空间分辨率为几厘米的瓦量热计QCALT。我们提出了一个瓦热量计与高粒度读出对应约2500硅光电倍增器（SiPM）的$1\times 1$毫米$^2$面积。此外，低极角区域需要实现具有非常高的时间分辨率性能的致密晶体量热器，以扩展对多光子事件的接受。这种量热计的最佳候选者是具有APD读出的LYSO晶体或具有大面积SIPM读出的PbWO $_4$晶体。
2009-06-05 hep-ex physics.ins-det
A highly granular SiPM-on-tile calorimeter prototype
由CALICE合作开发的Ancillary Hadron Calorimeter（AHCAL）是线性对撞机探测器的可扩展工程原型。它是一种由钢吸收板和塑料闪烁体瓦组成的采样量热计，由硅光电倍增器（SiPMs）作为活性材料（SiPM-on-tile）读出。前端芯片集成到量热计的有源层中，并根据直线加速器的光束结构通过快速循环功率来最大限度地降低功耗。38层采样结构配备了每个包含576个单通道的盒，排列在读出板上，并根据36通道读出芯片进行分组。原型是使用适合大规模生产的技术组装的，如闪烁体砖的注塑和半自动包装，使用拾放机在电子设备上组装闪烁器，以及对探测器元件进行大规模测试。热量计在DESY委托，并在会议期间在CERN SPS获取数据。本文讨论了CALICE AHCAL工程样机的建造、调试和第一次试验梁的结果。
2019-04-24 hep-ex physics.ins-det
Tile Calorimeter Upgrade Program for the Luminosity Increasing at the LHC
瓦量能器（TileCal）是大型强子对撞机（LHC）ATLAS实验的中心强子量能器。LHC计划在2022年进行一次重大升级，用于高亮度LHC（HL-LHC）。ATLAS的高亮度升级计划分为三个阶段：第0阶段发生在$2013-2014$期间，为运行2准备LHC;第一阶段预计在2019年，将为运行3准备LHC，之后峰值亮度达到$2-3 \times 10^{34}$ cm $^{2}s^{-1}$ ;最后，第二阶段预计在2024年，将为HL-LHC操作准备对撞机（$5-7 \times 10^{34}$ cm $^{2}s^{-1}$）。第0阶段的TileCal主要活动是安装新的低压电源和激活TileCal第三层信号，以协助$1.0<|η|<1.3$（TileMuon项目）的μ子触发。在第二阶段，计划对TileCal读出电子设备进行重大升级。除了光电倍增管（PMT）之外，大多数探测器上和探测器外的电子设备都将被替换，目的是在前端水平将所有PMT脉冲数字化。这项工作描述了TileCal的升级活动，重点是TileMuon项目和新的探测器电子设备。
2015-10-01 hep-ex physics.ins-det
Readiness of the ATLAS Tile Calorimeter for LHC collisions
ATLAS探测器的Tile强子量能器自2005年底安装以来，已经在实验大厅进行了广泛的测试。自2007年以来，读出、控制和校准系统一直在全面运作，探测器成功地收集了2008年LHC单束和2009年首次碰撞的数据。本文概述了瓦量热计的性能，测量使用随机触发，校准数据，宇宙射线μ子和单束数据的数据。探测器的运行状态，噪声特性和校准系统的性能，以及最小电离宇宙线μ子数据进行的时间和能量校准的验证。校准系统的精度远低于设计的1%。全球能量标度的确定是在4%的不确定度下进行的。
2010-11-19 hep-ex physics.ins-det
Clock Distribution and Readout Architecture for the ATLAS Tile Calorimeter at the HL-LHC
Tile Calorimeter（TileCal）是大型强子对撞机（LHC）上ATLAS实验的一个探测器。TileCal是一种由钢板和塑料蒸发器制成的采样量热计，使用大约10，000个光电倍增管（PMT）进行读数。到2024年，LHC将进行一系列升级，以实现高亮度LHC（HL-LHC），提供高达当前标称瞬时亮度的7.5倍。ATLAS Tile第二阶段升级将使探测器和数据采集（DAQ）系统符合HL-LHC的要求。探测器的电子设备将重新设计，采用新的时钟分配和读出架构，并配备全数字触发系统。在长周期3（2024-2026）之后，探测器上的电子设备将把每个束流交叉（~25 ns）的数字化数据传输到计数室的瓦片预处理器（TilePPr），总数据带宽为40 Tbps。TilePPrs将探测器数据存储在流水线存储器中，以满足新的ATLAS DAQ架构要求，并将与前端链路交换（FELIX）系统和第一触发级接口。TilePPr板将采样时钟分配给探测器上的电子设备，以便使用配置为固定和确定性延迟的高速链路与LHC时钟同步。升级后的读出和时钟分配策略在2015年至2018年期间的几次试验束活动中使用升级后的电子设备原型在演示系统中得到了充分验证。
2018-11-19 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS Tile Calorimeter performance and its upgrade towards the High-Luminosity LHC
瓦式量热计（TileCal）是一个覆盖ATLAS实验中心区域的采样强子量热计。TileCal使用钢作为吸收体，塑料吸收体作为活性介质。通过耦合到光电倍增管（PMT）的波长移位光纤读出光放大器。来自PMT的模拟信号通过每25 ns对信号进行采样而被放大、整形、数字化，并存储在检测器上，直到接收到触发决定。TileCal前端电子设备读出由大约10000个通道产生的信号，测量能量范围从大约30 MeV到大约2 TeV。利用放射源、激光器和电荷注入系统对从闪烁光到信号重建的信号产生的每一阶段进行监测和校准，使其优于1%。使用校准数据，宇宙射线μ子和2009-2018年在LHC运行I和运行II期间获得的质子-质子碰撞的大样本测量和监测了量热计的性能。LHC的高亮度阶段，提供LHC标称瞬时亮度的五倍，预计将于2028年开始。TileCal将需要新的电子设备来满足更高的触发率，更高的环境辐射的要求，并确保在高堆积条件下更好的性能。探测器上和探测器外的TileCal电子设备将在2025-2027年关闭期间更换。新的电子原型在实验室和束流测试中进行了测试。总结了LHC运行II期间量热计的校准和性能结果，并介绍了新前端电子学的主要特点和束流测试结果。
2021-05-19 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS Hadronic Tile Calorimeter Demonstrator system for the Phase-II upgrade facing the High-Luminosity LHC era
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的峰值亮度为$5\times10^{34} $ cm $^{-2} $ \，s $^{-1}$，比LHC的设计亮度高五倍。强子ATLAS Tile Calorimeter（TileCal）是一种以钢为吸收体、塑料吸收体为激活介质的取样量热计。发光瓦中产生的光被引导到光电倍增管（PMT），在光电倍增管中产生模拟信号，以在每25 ns被数字化之前对其进行整形和调节。HL-LHC的TileCal第二阶段升级将使系统能够应对增加的辐射水平和超时堆积。升级后的系统将以40 MHz的速率将所有量热计采样信号发送到检测器外系统，在那里事件将被重建并发送到第一级触发器。因此，利用提供给触发系统的更精确的热量计信号，开发更复杂的触发算法将是可能的。新的硬件包括最先进的电子设备，具有冗余设计和辐射硬电子设备，以避免单点故障，此外还包括用于大量数据传输的多Gbps光链路和现场可编程门阵列（FPGA），以驱动关闭和打开检测器电子设备的逻辑功能。2019年6月，一个包含新的热量计模块电子器件但仍与当前系统兼容的混合演示器原型模块被组装并插入ATLAS中，以便第二阶段系统可以在真实的ATLAS条件下进行测试。
2020-10-28 hep-ex physics.ins-det
Optics robustness of the ATLAS Tile Calorimeter
TileCal是ATLAS探测器的中心强子量热器，由塑料衰减器和波长漂移光纤组成。已知这些组件的光学特性会因暴露于辐射而遭受自然老化和退化。量热计设计用于LHC在$10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的设计光度下运行10年。对辐射器和光纤的辐照测试表明，在LHC运行10年后，它们的光产额在预期的最大剂量下下降约10%。使用量热计的校准系统：Cs-137伽马源、激光和质子-质子碰撞粒子的积分光电倍增管信号来评估TileCal光学组件的鲁棒性。观察到光输出的损失如预期的那样随着暴露于辐射而增加。将报告2015-2017年期间对应于LHC运行2的光产额下降。当前的大型强子对撞机运行计划预计第二个高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）阶段将实验寿命再延长10年。在运行2中获得的结果表明，遵循TileCal的光产额响应是预测未来运行中的量热计性能的重要步骤。初步研究试图将这些测量结果外推到HL-LHC的运行条件。
2019-05-03 hep-ex physics.ins-det
Upgrade of the ATLAS hadronic Tile calorimeter for the High luminosity LHC
瓦式量热计（TileCal）是覆盖在大型强子对撞机ATLAS探测器中心区域的强子量热计。它是一种由薄钢板和隔热瓦交替组成的取样量热计。耦合到瓦片的波长移动光纤收集产生的光，并由光电倍增管读出。目前，几个光电倍增管的处理信号的模拟和用作触发器的第一级的输入。然后光电倍增管信号被数字化并存储在检测器上，并且仅在确认第一次触发接受后才从检测器转移。大型强子对撞机（LHC）已经设想了一系列升级，以实现高亮度LHC（HL-LHC），提供五倍于LHC标称瞬时亮度。ATLAS第二阶段升级将于2024年完成，将为HL-LHC安装探测器和数据采集系统。特别是，TileCal将对其探测器上和探测器外的电子设备进行重大更换。所有信号将被数字化，然后直接传输到检测器外的电子设备，在那里信号将被重建，存储，并以40 MHz的速率发送到第一级触发器。这将为触发系统所使用的热量计信号提供更好的精度，并将允许开发更复杂的触发算法。电子设备的变化也将有助于提高系统的可靠性和冗余度。目前正在研究三种不同的前端升级方案。广泛的实验室测试的结果和三个选项的光束，以及最新的结果的发展的电力分配和检测器外的电子。
2017-08-31 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the new multi-layer integration prototype of the CALICE tile hadron calorimeter
国际直线对撞机（ILC）的瓦强子量能器（HCAL）的基本原型已经实现，并进行了广泛的测试。所提出的概念的一个主要方面是通过测量簇射发展的细节并将它们与跟踪系统（粒子流）的数据相结合来提高射流能量分辨率。该原型利用了由新型硅光电倍增器（SiPMs）读出的叠瓦，并考虑了ILC预期操作所需的所有设计方面。目前，一个新的12层原型约3400探测器通道正在开发中。测试了具有和不具有波长偏移纤维的反射瓦的替代架构以及具有反射器箔的单独包裹的瓦以及不同类型的SiPM。2014年秋季，新原型首次在CERN质子同步加速器测试设施中使用。此外，CALICE基于闪烁器的电磁量热仪（Sc-ECAL）的检测器模块，遵循拟议的HCAL电子架构，是这个新原型的一部分。一个新的多层数据采集系统（DAQ）用于检测器的配置和操作。
2016-10-06 hep-ex 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
A Scintillator Tile-Fiber Preshower Detector for the CDF Central Calorimeter
CDF中心量热计的正面配备了一个新的预闪探测器，该探测器基于WLS光纤读出的闪烁体片，以应对Tevatron运行II数据采集期间主注入器提供的亮度增加。在瓦出口处获得了约40 pe/MIP的光产额，超过了设计要求。
2004-06-21 physics.ins-det
Operation and performance of the ATLAS tile calorimeter in LHC Run 2
本文总结 ATLAS TileCal 在 LHC Run 2 的运行、触发、辐射效应及粒子响应，验证其刻度稳定且性能达到设计要求。
2025-01-10 hep-ex physics.ins-det
Light Yield and Uniformity Measurements of Different Scintillator Tiles with Silicon Photomultipliers
我们提出了光的产量和均匀性测量的正方形和六边形瓷砖读出硅光电倍增器通过Y11波长移位光纤或直接从侧面或从中心的顶面。所有瓷砖的厚度均为3 mm，面积为$\rm 9~cm^2$。侧面用两层特氟龙胶带包裹，而顶面和底面用两层Tyvec纸覆盖。我们进一步展示了ATLAS Tile Calorimeter（TileCal）瓷砖与MPPC读数的第一个光输出和均匀性测量。这项研究的动机是寻找一个可能的第3阶段升级的ATLAS强子量能器和强子量能器在未来的强子对撞机。
2020-04-15 hep-ex physics.ins-det
The effect of radiation damage on the light yield and uniformity of candidate plastic scintillator tiles for the CMS hadron calorimeter upgrade
研究了辐射损伤对CMS强子量能器升级候选塑料闪烁体瓦片的影响，测量了受44 kGy辐照后不同形状瓦片的能量谱、位置效率及光产额，发现光产额均降低约50%，且替代形状瓦片的光收集均匀性显著下降。
2024-09-27 physics.ins-det
Realization and Test of the Engineering Prototype of the CALICE Tile Hadron Calorimeter
CALICE合作目前正在为未来的线性对撞机探测器开发模拟强子量热计的工程原型。它基于由硅光电倍增器单独读出的叠片。该原型将包含约2500个探测器通道，相当于一个热量计层，旨在证明构建具有完全集成的前端电子设备的探测器的可行性。这里报告了原型的概念和工程状态，以及DESY测试设置的结果。
2010-11-22 physics.ins-det
The ATLAS Tile Calorimeter Test Beam Monitoring Program
在2003年ATLAS瓦式热量计的测试梁会议期间，开发了一个监测程序，以简化正确运行条件的设置和数据质量的评估。该程序是使用ATLAS在线软件组提供的在线软件服务构建的。本说明的第一部分简要概述了这些服务，然后全面描述了瓦式热量计监控程序的架构和功能。性能和未来升级将在本说明的最后部分讨论。
2004-05-29 cs.PF cs.SE physics.ins-det
ATLAS Tile Calorimeter Readout Electronics Upgrade Program for the High Luminosity LHC
Tile Calorimeter（TileCal）是覆盖LHC ATLAS实验最中心区域的强子量热计。TileCal读数由大约10000个通道组成。ATLAS升级计划分为三个阶段：第0阶段发生在2013 - 2014年，第1阶段发生在2018 - 1019年，最后是第2阶段，预计在2022 - 2023年，之后峰值亮度将达到5 - 7 x 10 $^{34}$ cm $^2$ s $^{-1}$（HL-LHC）。主要的TileCal升级集中在第2阶段。此次升级旨在更换大部分探测器上和探测器外的电子设备，以便将所有量热计信号直接数字化并发送到计数室的探测器外电子设备。所有新的电子设备都必须能够应对增加的辐射水平。一个雄心勃勃的升级开发计划是追求研究不同的电子选项。目前正在研究前端电子升级的三种备选方案。第一种选择是使用商业组件构建的本系统的改进版本，第二种选择是基于专用ASIC（专用集成电路）的开发，第三种选择是基于为Fermilab开发的QIE（电荷积分器和编码器）的新版本的开发。所有三个选项将使用相同的读出和控制系统，使用高速（高达40 Gb/s）链路进行通信和时钟同步。对于非检测器电子器件，正在开发一种新的后端架构。计划在2014年中期（0期升级结束时）将一个演示原型插入ATLAS，用于读出带有大部分新电子器件但仍与当前系统兼容的热量计的一部分。
2013-05-03 hep-ex physics.ins-det
Upgraded Electronics of the ATLAS Hadronic Tile Calorimeter for the High Luminosity LHC
ATLAS强子瓦量能器将对探测器上和探测器外的电子设备进行重大升级，为2026年大型强子对撞机（HL-LHC）的高亮度计划做准备，以便该系统能够应对HL-LHC增加的辐射水平和超时堆积。升级后的系统的探测器上电子设备将以40兆赫的速率不断地将所有光电倍增管信号发送到探测器外系统。探测器外的电子设备将把数据存储在管道缓冲器中，为ATLAS 0级触发系统产生数字强子塔和，并读出选定的事件。模块化探测器上的电子器件采用耐辐射的商用现成组件和冗余设计，以最大限度地减少单点故障。定时、控制和与探测器外电子设备的通信接口通过现代现场可编程门阵列和高达9.6 Gbps的高速光纤链路实现。
2020-02-15 hep-ex physics.ins-det
ATLAS Tile calorimeter calibration and monitoring systems
ATLAS Tile Calorimeter（TileCal）是大型强子对撞机ATLAS实验中强子量热计的中心部分。该取样量热计以钢板为吸收体，隔热瓦为活性介质。由带电粒子通过产生的光通过波长转换光纤传输到位于量热计外部的光电倍增管（PMT）。读出被分割成大约5000个单元，每个单元由两个并行PMT读出。为了在数据采集期间校准和监测完整读出链的稳定性和性能，使用了一组校准子系统。TileCal校准系统包括铯放射源、激光器、电荷注入元件和基于积分器的读出系统。来自所有系统的组合信息允许在信号演变的每个阶段（从闪烁光到数字化）监测和均衡量热计响应。从数据质量角度监测校准运行，并用作物理运行的交叉检查。物理运行中的数据质量受到广泛和持续的监控。任何问题都会被报告并立即调查。数据质量效率在2012年为99.6%，2015年为100%，2016年为98.9%，2017年为99.4%。基于LHC Run-I的经验，所有的校准系统都为Run-II进行了改进。讨论了TileCal在LHC Run-II（2015-2017）期间的性能，包括校准，稳定性，绝对能量标度，均匀性和时间分辨率。结果表明，TileCal的性能满足设计要求，对重建物体和物理结果有重要贡献。
2018-06-24 physics.ins-det
Measurements with silicon photomultipliers of dose-rate effects in the radiation damage of plastic scintillator tiles in the CMS hadron endcap calorimeter
测量了CMS探测器强子端盖（HE）量热计中使用的塑料闪烁体瓦由于辐射损伤而导致的信号输出的减少。瓷砖暴露在质子-质子（pp）碰撞产生的粒子在欧洲核子研究中心大型强子对撞机与质心能量为13 TeV，对应于50 fb $^{-1}$交付的光度。的测量是基于读出通道的HE仪器与硅光电倍增器，并来自使用数据从几个来源：激光校准系统，一个可移动的放射性源，以及强子和μ子产生的PP碰撞。结果从几个辐照运动使用$^{60}$钴源进行了讨论。损伤呈现为剂量率的函数。在这些测量的范围内，对于固定剂量，损伤随剂量率的降低而增加。
2020-06-11 hep-ex physics.ins-det
Studies of Scintillator Tiles with SiPM Readout for Imaging Calorimeters
具有闪烁体读出的成像强子量能器使用由硅光电倍增器单独读出的小闪烁体瓦片，以实现未来对撞机探测器的复杂重建算法所需的必要粒度。对于CALICE模拟HCAL新的第二代原型，正在制造具有嵌入式波长偏移光纤和来自CPTA的新光子传感器的3 mm厚闪烁体瓦片。蓝敏感SiPM的可用性还允许光子传感器与瓷砖的无光纤耦合，这是一种需要修改几何形状以实现高度响应均匀性的技术。我们讨论的结果，从测试台和测试光束测量不同的闪烁体瓷砖的几何形状，以及光子传感器的光纤耦合的前景。
2010-08-14 physics.ins-det
Operation and Calibration of a Highly Granular Hadron Calorimeter with SiPM-on-Tile Read-out
目前，CALICE正在为未来的轻子对撞机实验开发安东强子量热计（AHCAL）。它是一种取样量热计，其活性材料为钢吸收板和塑料闪烁体砖的交替层。在片上SiPM设计中，片直接耦合到硅光电倍增器（SiPM）。前端电子器件集成到热量计的有源层中。根据直线加速器的束结构，它们通过快速功率循环来实现低功耗。在2017年和2018年，已经建造了一个新的大型原型，具有38个72x72 cm $^{2}$尺寸的活性层。每个有源层由四个读出板组成，每个读出板带有四个36通道SPIROC2E读出ASIC，每层有576个通道。原型设计用于大规模生产和组装技术：它使用半自动包裹在反射器箔中的注塑瓷砖，瓷砖和电子元件使用拾取和放置机器组装，所有探测器部件都在组装过程中进行了测试。具有约22，000个通道的原型在DESY委托，并在CERN SPS获取μ子，电子和π介子数据，以展示具有可扩展探测器设计的SiPM瓦上量热计概念的能力和大型原型的可靠操作。本会议记录概述了大型CALICE AHCAL技术原型的校准结果。
2020-04-01 physics.ins-det
Effects of misalignment on response uniformity of SiPM-on-tile technology for highly granular calorimeters
SiPM-on-tile技术由安装在SiPM顶部的典型尺寸为几厘米$^2$的塑料闪烁体瓦片组成，已在CALICE合作中开发，以实现基于闪烁器的高颗粒量热计的有源元件的自动化大规模生产。我们提出了一个研究的闪烁体瓷砖相对于光子传感器的响应均匀性和绝对光输出的正方形，六边形和菱形闪烁体瓷砖的不同尺寸的未对准的影响。未对准导致光输出的空间分布的偶极不对称性的形成，其幅度与位移的大小成线性比例，而瓦片的整个有效区域上的平均光输出不受影响。这些结果为大型量热计系统的生产和组装公差的定义提供了指导，表明约500 $μ$ m或更好的对准精度允许将影响限制在可接受的水平。
2020-07-07 physics.ins-det
Operational experience and evolution of the ATLAS Tile Hadronic Calorimeter Read-Out Drivers
TileCal是大型强子对撞机（LHC）ATLAS实验的中心强子量热计。它是一种采样探测器，其中吸收瓦嵌入钢吸收板中。瓦片被分组形成单元，其在两侧由光电倍增管（PMT）读出。PMT数字样本被传输到位于后端系统中的读出驱动器（ROD），用于1级触发系统接受的事件。ROD是后端电子设备的核心元件，它代表前端电子设备和ATLAS整个数据采集（DAQ）系统之间的接口。它负责能量和时间重构、触发和数据同步、忙处理、数据完整性检查和无损数据压缩。TileCal ROD是一个标准的9U VME板，配备了基于DSP的处理单元夹层卡。总共需要32个ROD模块来读取整个TileCal探测器。每个ROD模块必须在不到10微秒的时间内实时处理来自多达360个PMT的数据。ROD的调试在2008年LHC第一次碰撞之前完成。从那时起，已经实施了几次硬件和固件更新，以适应不断发展的ATLAS触发器和DAQ条件，以遵循LHC参数。最初的ROD系统，不同的更新实施和操作经验，在LHC运行1和运行2。
2020-10-26 hep-ex physics.ins-det
The Cesium Source Calibration and Monitoring System of the ATLAS Tile Calorimeter: Design, Construction and Results
本文介绍了一个校准和监测系统的设计，建设和使用，基于可移动的137 Cs γ射线源，为ATLAS瓦热量计（TileCal）。这些源由水基液体通过穿过所有量热计单元的管道推动，产生精确测量每个瓦响应的信号，从而提供关于TileCal对颗粒的响应的非常颗粒化和准确的数据。该系统已被用于指导和控制所有TileCal模块的光学仪器的质量，设置和均衡响应物理数据的动态范围，并设置读出系统的能量标度。在ATLAS洞穴中，对整个探测器对137Cs源的响应进行定期测量，可以监控所有量热计单元的均匀性和稳定性，并保持其能量校准的精确知识。介绍了震源液压驱动系统的硬件和软件设计、数据采集系统和数据处理算法。最后，展示了这二十年计划的成果。
2020-02-28 physics.ins-det
Redesign of the ATLAS Tile Calorimeter link Daughterboard for the HL-LHC
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的第二阶段ATLAS升级推动了ATLAS瓦式量热计（TileCal）读出链路和控制板（子板）的逐步重新设计。子板（DB）通过两条4.6 Gbps下行链路和两对9.6 Gbps上行链路与探测器外电子设备通信。配置命令和LHC定时由两个CERN辐射硬GBTx ASIC通过下行链路接收，并通过Ultrascale+ FPGA传播到前端。同时，FPGA通过上行链路发送数字化PMT样本的连续高速读出、慢速控制和监测数据。该设计采用双冗余方案，在FPGA中使用三模式冗余（TMR）和Xilinx软错误缓解（SEM），在上行链路中采用循环冗余校验（CRC）错误验证，在下行链路中采用前向纠错（FEC），从而最大限度地减少了单点故障，并降低了对SEU和辐射损伤的敏感性。我们提出了一个DB的重新设计，带来了增强的定时方案，并通过减轻单粒子闩锁（SEL）引起的错误和实施更强大的上电和电流监测方案，提高辐射耐受性。
2020-10-27 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
Tile Multiple-Readout Compensated Calorimetry
我们建议将平行光纤双读出量热法扩展到瓷砖，更适用于许多未来的实验要求，具有优越的能量分辨率。蒙特卡罗（MC）的研究表明，瓷砖双热量计，包括一个完整的切伦科夫补偿的电子-米前端和进一步的纵向分割，不可能与平行的纤维，具有同等或更好的分辨率。除了与双瓦量热计数据进行比较和调整外，MC还可以扩展到研究其他双瓦传感器，然后是多瓦传感器，包括对具有低折射率的EM强子簇射波动具有更高对比度的瓦（比石英或塑料低得多）、过渡辐射、二次发射、氢/非氢电离感测、以及中子和离子碎片感测瓦片，用于改进光纤不可用的双重读出，并超过三倍或更多的读出。例如，二次发射瓦片（如倍增器电极）对离子碎片和低能中子非常敏感。我们建议MC研究添加Cerenkov和其他瓷砖粒子流/高粒度瓷砖量能器，如CALICE和计划在CMS和ATLAS第三阶段升级，研究未来的机器（ee，pp，ep）探测器，b-物理，标记中微子实验，和空间为基础的量能器组。
2022-03-14 astro-ph.HE hep-ex nucl-ex
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
Monte Carlo Studies of the CALICE AHCAL Tiles Gaps and Non-uniformities
CALICE模拟HCAL是一种高度颗粒量热计，建议用于国际线性对撞机。它基于闪烁体瓦片，由硅光电倍增器（SiPM）读出。在蒙特卡罗事件中，研究了热量计瓦片之间的间隙的影响，以及瓦片的非均匀响应，鉴于对能量分辨率的影响。结果表明，这类效应对强子簇射的测量没有显著影响。
2010-06-18 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the Testbeam Prototype of the CALICE Tile Hadron Calorimeter
CALICE合作目前正在为未来的线性对撞机（如ILC）开发模拟强子量热计的工程原型。该原型的一个主要任务是证明构建具有完全集成的前端电子设备的现实探测器的可行性。为了达到所需的高喷射能量分辨率，检测器基于高度分段的读出层。这些信号通过由硅光电倍增器单独读出的叠片进行采样。读出芯片集成到热量计层中，并针对最低功耗进行了优化。LED系统集成到检测器的每个通道中，以校准光电检测器。本报告介绍了一个层的设置的实现和在测试梁环境中的性能。
2012-11-27 physics.ins-det
The High Voltage distribution system of the ATLAS Tile Calorimeter and its performance during data taking
本文介绍了ATLAS实验强子量能器TileCal高压系统的特点。这种系统适合于使用大量的光电倍增管（PMT）向粒子物理检测器提供可靠的功率分配。在ATLAS探测器2015年和2016年数据采集期间进行的测量表明，其在稳定性和噪声方面的性能符合规格。特别是，几乎所有的光电倍增管显示出小于0.5 V的电压不稳定性，对应于优于0.5%的增益稳定性。发现少量通道无法正常工作。为了诊断此类缺陷的起源，将HV测量结果与使用激光系统获得的结果进行比较。分析表明，大约1万个高压通道中只有不到0.2%出现故障。
2018-08-16 hep-ex physics.ins-det
Beam Test of the First Prototype of SiPM-on-Tile Calorimeter Insert for the Electron-Ion Collider Using 4 GeV Positrons at Jefferson Laboratory
本研究为EIC提出了一种采用SiPM读出塑料闪烁体瓦片的高粒度量热器插入件，通过构建40通道原型并在杰斐逊实验室使用4 GeV正电子束进行测试，验证了其创新设计与校准策略的有效性，标志着该技术首次应用于EIC探测器设计。
2023-09-02 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A monitoring and control test bench for assessing the upgraded low voltage power supplies for the ATLAS Tile Calorimeter Phase-II Upgrade front-end electronics
ATLAS探测器将在长周期内进行一次被称为“第二阶段”的实质性升级，为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的开始运行做准备。本文介绍了低压电源变压器耦合降压变换器（Brick）二期升级试验台的开发与实现。计划在2022年大规模生产约2048个具有相同输出电压的指状低压电源。此次生产将最终完全取代目前安装在瓷砖热量计中的LVPS Brick V7.5.0。由于砖的位置内桶的瓷砖他们的可靠性是最重要的。因此，将实施性能筛选，并将对所有生产的砖进行测试和认证。为了便于上述测试，已经开发了一个定制的测试台。本文描述的测试台量化并记录升级Brick的性能，允许在被批准并随后安装在检测器上之前与预定义的性能指标进行比较。
2022-05-05 hep-ex 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
A Design of Scintillator Tiles Read Out by Surface-Mounted SiPMs for a Future Hadron Calorimeter
使用高粒度取样量热计的精确量热法正在CALICE协作中基于粒子流概念开发。强子量热计的一种设计选择是基于硅光电倍增器（SiPM）来检测塑料闪烁体瓦片中产生的光子。由于高粒度严格要求的大约一千万个通道的自动化大规模组装的需要，我们开发了一种与表面安装的SiPM直接耦合的闪烁体瓦片的设计。在每个瓦片的底表面的中心中创建腔，以提供用于整个SiPM封装的足够空间，并且改善对由在不同位置处穿透瓦片的入射粒子产生的光的收集。使用基于GEANT 4的全模拟模型优化了腔体设计，以实现对最小电离粒子（MIP）的高响应和良好的空间均匀性。已使用宇宙射线测量了具有优化腔体设计的闪烁体瓦片的单MIP响应，其显示具有仅$\mathbf{1\times1~mm^2}$的敏感区域的SiPM（Hamamatsu MPPC S12571- 025 P）达到大于23光子当量的平均响应，具有数十MIP的动态范围。通过使用来自$\mathbf{^{90}Sr}$源的聚焦电子扫描瓦片区域来执行相同瓦片设计的最新均匀性测量，其显示瓦片区域的约97%（80%）在90%（95%）响应均匀性内。这种优化设计远远超出了精密强子量能器的要求。
2015-12-18 physics.ins-det
Laser calibration of the ATLAS Tile Calorimeter during LHC Run 2
本文介绍了ATLAS瓦片量能器在LHC Run 2期间采用的Laser II激光校准系统及其方法，实现了对9852个光电倍增管响应波动的校正，总不确定度为0.5%，并报告了相关监测与性能研究结果。
2023-07-05 hep-ex physics.ins-det
Scintillator Tile Hadron Calorimeter with Novel SiPM Readout
CALICE合作目前正在建造一个测试强子量能器（HCAL）与7620闪烁瓦片读出的新型光电探测器-硅光电倍增器（SiPM）。该原型是第一个大规模使用SiPM的设备。我们提出的HCAL的设计和超过10万SiPM的测量性能的报告。我们讨论了SiPM的效率，增益，串扰和噪声率依赖于偏置电压和温度，包括在这些参数的蔓延。我们分析了SiPM被拒绝的原因，并给出了长期稳定性研究的结果。介绍了SiPM抗辐射硬度的首次测量结果。我们比较了SiPM的性能与类似设备，MRS APD和MPPC的性能。研究了在不使用WLS光纤的情况下，使磁瓦变薄并读出磁瓦的可能性。
2007-04-26 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
Timing performance of SiPM-on-Tile elements: Laboratory and test beam measurements
为满足未来正负电子对撞机亚纳秒级定时需求，研究人员通过DESY试验束和激光测量，探究了不同尺寸SiPM-on-Tile元件的时间分辨率性能。
2025-09-02 hep-ex physics.ins-det
A high-granularity calorimeter insert based on SiPM-on-tile technology at the future Electron-Ion Collider
本文提出一种面向EIC的基于SiPM-on-tile技术的高颗粒度量能器插入件，通过闪烁体瓦片和硅光电倍增管实现近束流管高覆盖与补偿响应，满足能量分辨率要求并提供五维簇射数据，有望借助机器学习实现极端运动学测量。
2022-12-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Performance of the upgraded PreProcessor of the ATLAS Level-1 Calorimeter Trigger
ATLAS Level-1量热仪触发器的预处理器通过数字化、同步和校准从ATLAS量热仪发送的模拟触发信号来准备这些信号，以重建横向能量沉积，然后将其用于进一步处理以识别事件特征。在2013年至2014年LHC第一次长时间关闭期间，预处理器的核心组件多芯片模块被升级版本所取代，这些升级版本采用现代ADC和FPGA技术，以确保在LHC运行2的高堆积环境中获得最佳性能。本文介绍了新的多芯片模块的特点，以及对信号处理的改进。
2020-11-12 hep-ex physics.ins-det
Scintillator Tile Batch Test of CEPC AHCAL
强子量能器（HCAL）是环形正负电子对撞机（CEPC）基线探测器系统的重要子探测器。我们计划建立一个基于粒子流算法的模拟强子量能器（AHCAL）原型。CEPC的AHCAL使用钢作为吸收体，由硅光电倍增器（SiPM）读出的闪烁体瓦片作为敏感介质。量热计的能量线性和分辨率取决于敏感介质的光输出均匀性。为了选择光输出均匀度在10%以内的闪烁体片，必须对整个探测器生产进行鉴定。设计了一个具有144个通道的自动化批量测试平台，一个自动化的3D伺服电机。本文总结了超过15000闪烁体瓷砖上进行的测试。测量的光输出，校正的设置响应不均匀性，是约12.9 p.e.。. 91.6%的照明灯具（14219件）的合格率在10%的光产额窗口内。
2022-03-21 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Liquid Argon Calorimeters
介绍了一种ATLAS液氩量热计的调试研究。它包括一个相干噪声研究，电离脉冲形状预测的质量的测量，以及宇宙和单束信号的能量和时间重建分析。
2009-10-15 physics.ins-det
The ATLAS liquid argon hadronic end-cap calorimeter: construction and selected beam test results
ATLAS为其强子端盖量热计（HEC）选择了具有平板几何形状和氩气中GaAs前置放大器的铜液氩采样技术。量热计的研制即将完成。生产质量检查的结果报告和热量计性能的预期影响进行了讨论。选定的结果，如线性度，电子和π介子能量分辨率，能量响应的均匀性，在束流测试中得到的强子端盖量能器本身，并在ATLAS配置中的HEC是在电磁端盖量能器（EMEC）的组合进行说明。
2004-07-05 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
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
Neutron and proton tests of different technologies for the upgrade of cold readout electronics of the ATLAS Hadronic Endcap Calorimeter
与LHC的设计目标相比，HL-LHC的总积分亮度的预期增加为10倍，基本上消除了ATLAS强子端盖量热计（HEC）当前冷放大器实现的辐射硬度的安全系数。新的更难辐射的技术已经被研究：SiGe双极、Si CMOS FET和GaAs FET晶体管已经被中子辐照，其积分通量高达2.2 \cdot 10^{16} n/cm 2，并且被200 MeV质子辐照，其积分通量高达2.6 \cdot 10^{14} p/cm 2。晶体管参数的比较，如两种类型的照射的增益。
2012-08-09 hep-ex physics.ins-det
A New Scintillator Tile/Fiber Preshower Detector for the CDF Central Calorimeter
一个用来测量早期粒子簇射的探测器已经安装在Tevatron的中央CDF热量计前面。这种新的预闪探测器是基于闪烁体瓷砖耦合到波长移动光纤读出的多阳极光电倍增管，并有3,072个读出通道。由于预计在未来几年内Tevatron对撞机的瞬时亮度会增加，因此需要更换旧的气体探测器。量热计的覆盖范围、喷射能量分辨率以及电子和光子识别都是预期的改进。最终的探测器设计，连同R $&$ D研究，导致选择的闪烁体和纤维，机械组装，和质量控制。该探测器于2004年秋季Tevatron关闭时安装，并于同年年底开始收集碰撞束数据。第一次测量表明，12个光电子/MIP的光产额，比设计目标增加了两倍多。
2005-08-19 physics.ins-det
Study of the ATLAS central calorimeters response to pions in 2004 combined test beam
2004年夏天，欧洲核子研究中心进行了ATLAS实验的测试束。使用最终版本的采集电子设备对ATLAS探测器的完整切片进行了测试。在Calor06会议上发表的演讲中，介绍了ATLAS量热计对高能和低能π介子的响应。
2006-10-17 physics.ins-det
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
Design, Construction and Commissioning of a Technological Prototype of a Highly Granular SiPM-on-tile Scintillator-Steel Hadronic Calorimeter
CALICE合作正在为未来能源前沿正负电子对撞机的探测器开发高度颗粒化的电磁和强子热量计。在成功测试物理原型之后，基于可扩展到对撞机探测器的设计和建造技术，已经建造了模拟强子量热计的技术原型。该原型由钢吸收体结构和小闪烁体瓦片的活性层组成，所述小闪烁体瓦片由直接耦合的SiPM单独读出。每个层的有效面积为$72 \times 72\,{\rm cm}^{2}$，瓦片大小为$3 \times 3\,{\rm cm}^{2}$。有了$38$活性层，原型几乎有$22,000$读出通道，其总厚度相当于$4.4$核相互作用长度。专用的读出电子设备以大约$1\,{\rm ns}$的预期分辨率提供每次命中的时间戳。原型于2017年建造，并在DESY进行了梁测试。它在2018年在CERN的测试束中记录了不同能量的μ子，强子簇射和电子簇射。本文介绍了样机的设计、建造和调试情况。详细介绍了用于校准探测器的方法，并给出了在均匀性和稳定性方面取得的性能。
2022-09-30 physics.ins-det
