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
On the resolution of dual readout calorimeters
本文提出并验证了一个用于双读出量能器分辨率的简单公式，揭示了双读出校正不仅能补偿结合能损失，还能补偿逃逸能量，帮助理解其优势与局限。
2025-01-29 hep-ex physics.ins-det
Multichannel SiPM test readout system for gamma-ray measurements with monolithic inorganic CeBr_{3}
Faculty of Physics, Sofia University（索非亚大学物理学院）
本研究设计了一种多通道SiPM测试读出系统，用于测量CeBr3晶体的伽马射线能量分辨率和探测效率，通过不同放射源和晶体厚度的实验验证其性能。
2025-12-12 physics.ins-det
Design, Construction and Commissioning of the Digital Hadron Calorimeter - DHCAL
一种新型的强子量能器正在研制中，用于未来的轻子碰撞束探测器。量热计是优化的粒子流算法（PFAs）的应用程序的测量强子喷流和功能非常精细的分段读数与1 × 1平方厘米的细胞。量热计的有源介质是带有数字（即1位）读数的电阻板室（RPC）。一阶的入射粒子在这个量热计的能量被重建为与垫的数量成比例，具有超过给定阈值的信号。一个具有大约500，000个读出通道的大型原型量热计已经建成，并在费米实验室和欧洲核子研究中心的测试束中进行了广泛的测试。本文报告的设计，建造和调试的原型量热计。
2016-03-04 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
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
Hadron detection with a dual-readout fiber calorimeter
在本文中，我们描述了一个基于光纤的双读出量热计的π介子，质子和多粒子“射流”的能量范围从10到180 GeV的响应函数的测量。热量计使用铅作为吸收材料，总质量为1350 kg。它还配备了总质量为500 kg的防泄漏塑料计数器。这些泄漏计数器上的量热计性能的影响进行了研究。在单独的部分中，我们研究并比较了测量量热计能量分辨率的不同方法。仅使用量热计提供的信号，我们证明了我们的双读出量热计，用电子校准，能够重建质子和π介子束粒子的能量在所有能量的百分之几。这些粒子的信号分布的分数宽度（sigma/E）与射束能量成比例为30%/sqrt（E），而没有任何附加的贡献项。
2017-03-27 hep-ex physics.ins-det
Particle Flow with a Hybrid Segmented Crystal and Fiber Dual-Readout Calorimeter
在未来的e $^+$ e $^-$对撞机上重建物理事件时，量热计的设计对整个探测器的性能起着至关重要的作用。具有许多处于其最终状态的喷流的事件的重建对喷流能量和角分辨率提出了严格的要求。对于能量约为4 - 5GeV的喷流，为了有效地分离W和Z玻色子不变质量，能量分辨率要求在4- 5%水平。我们在本文中演示了如何利用粒子流算法定制的混合双读出量热计分段晶体和纤维，可以实现这样的性能。这种量热计对光子和中性强子（分别为$3\%/\sqrt{E}$和$26\%/\sqrt{E}$）的优异能量分辨率和线性度是均匀晶体和双读出技术选择所固有的，为粒子识别和喷注重建的新方法的发展提供了强有力的处理。虽然本文提出的双读出粒子流算法（DR-PFA）是在其早期的发展阶段，它已经证明了一个混合的双读出量热计的喷注重建的潜力，通过提高喷注能量分辨率相对于一个量热计只有重建从6.0%到约4.5%的45 GeV的射流。
2022-04-29 hep-ex physics.ins-det
Concept and status of the CALICE analog hadron calorimeter engineering prototype
CALICE合作目前正在实现用于未来线性对撞机探测器的模拟强子量能器的基本原型。其目的是显示建立一个现实的探测器与完全集成的读出电子的可行性。该设计的一个重要方面是通过用高度颗粒化的装置测量簇射发展的细节并将它们与来自跟踪探测器的信息相结合来提高射流能量分辨率。因此，信号由小的放大瓦片采样，这些瓦片由硅光电倍增器读出。ASIC集成到热量计层中，并为最小功耗而开发。每个通道的嵌入式LED系统用于校准。原型已经过广泛的测试，概念以及DESY测试设置的结果在这里报告。
2011-09-05 physics.ins-det
A hadronic calorimeter with Glass RPC as sensitive medium
SDHCAL技术原型是一个$1 \times 1 \times 1.3$ m $^3$高粒度半数字强子量热计，使用玻璃电阻板室作为敏感介质。它是ILD协作组考虑的两个HCAL方案之一，将被提议作为未来国际直线对撞机项目的探测器。该原型由多达50个1 m $^2$尺寸和3 mm厚度的GRPC探测器组成，每个探测器都具有嵌入式半数字电子读出器，该电子读出器是自动触发和功率脉冲的。GRPC读数被精细地分割成1 cm $^2$的垫。测量性能的GRPC和完整的SDHCAL原型的均匀性，低噪声和能量分辨率方面提出了在这个过程中。
2014-07-07 physics.ins-det
Superconductor-ferromagnet tunnel junction thermoelectric bolometer and calorimeter with a SQUID readout
超导铁磁热电探测器（SFTED）是一种基于超导铁磁隧道结巨热电效应的新型超灵敏辐射探测器。这种类型的检测器可以在不需要额外的偏置线的情况下操作，并且被预测为提供与过渡边缘传感器和动态电感检测器相媲美的性能。在这里，我们报告我们的数值研究的SFTED噪声等效功率，能量分辨率和时间常数，以及在测辐射热和量热制度的SQUID读出的可行性，其目标是提供实用的设计参数的检测器的制造和读出电路的实施。
2020-02-17 physics.app-ph 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
Development of Readout Interconnections for the Si-W Calorimeter of SiD
SiD合作正在开发一种Si-W采样电磁量能器，预计将用于国际直线对撞机。组装这种探测器的模块将涉及用于互连的特殊键合技术，特别是用于将硅探测器晶片连接到柔性电缆读出总线。我们回顾了所涉及的互连技术，包括氧化去除工艺，焊盘表面处理，焊球选择和放置，以及键合质量保证。我们的研究结果表明，焊球键合是一种很有前途的技术，硅钨ECAL，和未解决的问题正在解决。
2011-11-21 hep-ex physics.ins-det
Design Principles for AI-Ready QCD Data with a Barrel Imaging Calorimeter Application
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
提出面向AI的QCD数据设计框架，统一异构探测器数据结构，并在ePIC探测器桶形成像量热器模拟数据中验证，实现跨实验AI应用。
2026-06-04 nucl-ex physics.data-an 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
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
High-granularity Dual-readout Calorimeter: Evolution of a Classic Prototype
本文介绍了高粒度双读出量能器（HG-DREAM）的演进，通过集成快速SiPMs和精细横纵向分段提升成像能力，并利用先进神经网络在短时间窗口内大幅改善能量分辨率。
2024-08-27 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
Development of a CsI:Tl calorimeter subsystem for the All-Sky Medium-Energy Gamma-Ray Observatory (AMEGO)
我们报告了全天空中能伽马射线天文台（AMEGO）的掺铊碘化铯（CsI：Tl）量热仪子系统的发展[1]。CsI：Tl量热计是AMEGO仪器套件的三个主要子系统之一;其他子系统包括双面硅条探测器（DSSD）跟踪器/转换器和碲锌镉（CZT）量热计。与费米伽马射线太空望远镜上的LAT仪器类似，速端量热计由正交分层的CsI：Tl棒组成。与使用PIN光电二极管的LAT不同，CsI：Tl棒两端的闪烁光是用最近开发的大面积硅光电倍增器（SiPM）阵列读出的。目前正在美国航天局APRA方案的资助下，为一个大型空间γ射线观测站开发热量计技术。根据该计划，我们已经设计，建造并正在测试一个由24个CsI：Tl棒（每个尺寸为16.7 mm x 16.7 mm x 100 mm）组成的原型，该原型以hodoscopically排列在四层中，每层六个棒。每个条的末端用SensL ArrayJ quad SiPM读出。信号读出和处理由IDEAS SIPHRA（IDE 3380）ASIC完成。该原型的性能测试是在实验室源和初始波束测试中完成的;未来的测试和表征将在第二次波束测试（2019年）和气球飞行（2020年）期间与NASA-GSFC领导的其他子系统一起完成。我们将讨论最初的校准测试，原型的建设和最新的结果，从实验室和光束测试与模拟/数字电子和SIPHRA DAQ。
2019-01-17 physics.ins-det
Energy Response and Resolution to Positrons in a Capillary-Tube Dual-Readout Calorimeter
本研究针对未来对撞机精密能量测量需求，测试了9模块毛细管光纤双读出量能器原型在10-120 GeV正电子束下的能量响应线性度与分辨率，验证了该设计用于大规模双读出量能探测的可行性，为HiDRa项目后续研发提供基准。
2025-03-21 hep-ex physics.ins-det
The Electronics of the H1 Lead/Scintillating-Fibre Calorimeters
详细介绍了在HERA对撞机上运行的H1探测器的SpaCal铅/闪烁纤维量热计的电子系统，并介绍了H1数据采集过程中所取得的性能。HERA的10 MHz聚束交叉率对电子器件的要求提出了严格的限制。能量和时间的读出分别进行了14位的动态范围和分辨率约为0.4纳秒。触发分支包括用于背景抑制的纳秒分辨率量热飞行时间和基于模拟“滑动窗口”的电子触发器。目前实现的在线背景抑制为O（10**6）。电子触发器允许将低能量触发阈值设置在约0.50 +/-0.08（RMS）GeV，效率> 99.9%。读出和触发电子器件的能量和时间性能基于新开发的低噪声（sigma_noise ca. 0.4 MeV）宽带（f < 200 MHz）的光电倍增管，位于光电倍增管的输出端。H1的1特斯拉磁场。
1998-12-23 physics.ins-det
Differentiable Full Detector Simulation of a Projective Dual-Readout Crystal Electromagnetic Calorimeter with Longitudinal Segmentation and Precision Timing
本文在key4hep软件栈中为未来对撞机实现了可微全探测器模拟，提出可对探测器尺寸进行微分的全自动几何结构，并探讨了基于为各探测器选择合适神经网络的通用AI/ML重建策略。
2024-08-24 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
Low Energy Backgrounds and Excess Noise in a Two-Channel Low-Threshold Calorimeter
本文研究了基于Transition Edge Sensor的双通道硅非热声子探测器中的低能过剩事件与噪声，发现两类LEE事件及高于理论预期的噪声，并揭示了其物理来源。
2025-04-04 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
Performance of the front-end electronics of the CMS electromagnetic calorimeter barrel for the High-Luminosity LHC
研究了CMS电磁量能器升级后的前端读出电子学性能，通过束流测试验证了其在高亮度LHC阶段的性能指标。
2025-11-21 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
Correction Method for the Readout Saturation of the DAMPE Calorimeter
暗物质粒子探测器（DAMPE）是一个星载高能宇宙射线和$γ$射线探测器，自2015年12月17日发射以来运行平稳。铋锗氧化物（BGO）量热计是DAMPE中用于能量测量和电子质子鉴别的关键子探测器之一。对于总能量沉积高于几十TeV的事件，耦合在BGO晶体上的PMT的读数将变得饱和，这导致能量测量的低估。基于详细的模拟，我们开发了一种校正方法的饱和效应，根据簇射发展的拓扑结构和相邻的BGO晶体测量的能量。模拟和在轨事件的验证表明，该方法可以很好地重建饱和BGO晶体中的能量沉积。
2020-09-20 hep-ex physics.ins-det
The Time Structure of Hadronic Showers in Calorimeters with Scintillator and with Gas Readout
强子簇射的特点是在空间和时间域中具有丰富的粒子结构。即时组件来自相对论性碎片，存款的能量在ns尺度，而后期组件主要与级联中子。为了测量这些后期成分的影响，建立了两个实验，基于气体和塑料活性层与钢和钨吸收剂。活性层材料的不同选择产生对中子的不同响应，并因此产生对后期能量沉积的不同响应。在讨论了这些系统的技术方面后，我们提出了一个比较的信号，读出与快速数字化深缓冲区，并提供详细的信息的时间结构的强子簇射在一个长的采样窗口。
2014-06-01 hep-ex physics.ins-det
Performance of a CsI(Tl) calorimeter in an experiment with stopped K+'s
本文介绍了为寻找衰变K^+ -> pi^0 mu^+ nu中的T破坏而构造的光子探测器的性能。该探测器由768个CsI（Tl）晶体组成，具有PIN光电二极管读出功能，可用于高精度测量正K介子衰变中的T奇关联。
2002-05-15 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
Analysis of cryogenic calorimeters with light and heat read-out for double beta decay searches
在下一代实验中，抑制无中微子双β衰变感兴趣区域的假事件将发挥重要作用。基于低温量热计技术的探测器的背景预计主要是α粒子，通过利用闪烁光发射的差异，可以从双β衰变信号中分离出α粒子。CUPID-0是一系列富含Zn $^{82}$ Se的热量计，是该技术的第一个大质量演示器。该探测器于2017年开始在Gran Sasso国家天文台进行数据采集，目的是证明光和热的双重读出可以有效抑制α背景。在本文中，我们描述了我们开发的软件工具，用于分析制冷量热计，我们证明，这项技术可以达到前所未有的背景下的低温量热计。
2018-08-30 nucl-ex physics.ins-det
Design of High-speed readout electronics for the DarkSHINE electromagnetic calorimeter
本文针对DarkSHINE电磁量能器设计了一种基于双通道高速ADC和定制DAQ的读出电子学系统，通过低噪声跨阻放大器与双增益方案实现千倍动态范围和高精度波形数字化，测试表明其信噪比大于66 dBFS，并在Th-232的2.6 MeV伽马峰处达到5.96%的能量分辨率。
2024-07-30 hep-ex physics.ins-det
Design of the Readout Electronics for the Qualification Model of DAMPE BGO Calorimeter
DAMPE（DARk Matter Particle Explorer）是我国正在研制的一颗科学卫星，旨在开展宇宙线研究、伽马射线天文、寻找暗物质粒子线索，计划任务周期3年以上，轨道高度约500公里。BGO量热计由308个BGO（氧化锗铋）晶体棒、616个光电倍增管（光电倍增管）和1848个倍增极信号组成，具有大约32个辐射长度。它是DAMPE有效载荷的关键子探测器，其功能是精确测量5 GeV至10 TeV的宇宙粒子能量，区分正电子/电子和伽马射线与强子背景，并为整个DAMPE有效载荷提供触发信息。单个BGO晶体的动态范围约为2？105，总共有1848个检测器信号。为了在太空中建造这样的仪器，读出电子设备的主要设计挑战来自于大动态范围、非常紧凑的结构内部的高完整性、严格的电源预算以及在发射和在轨期间在安静环境中生存的长期可靠性。目前，DAMPE任务正处于QM（Qualification Model）阶段的最后阶段。本文详细介绍了BGO量热计的读出电路。
2014-06-16 astro-ph.IM physics.ins-det
Readout for Calorimetry at Future Colliders: A Snowmass 2021 White Paper
量热计将为未来的对撞机探测器提供关键的测量。由于信号幅度的高动态范围、高精度和高读出速率的传统挑战通过增加粒度和精确定时而变得复杂，因此读出系统将变得越来越复杂。本白皮书回顾了未来对撞机探测器中量热计读数的挑战和机遇。
2022-03-31 hep-ex physics.ins-det
Performance of the Muon $g-2$ calorimeter and readout systems measured with test beam data
费米实验室的μ子$g-2$实验的单热量计站包括以下子系统：由大面积SiPM读出的54元素PbF $_{2}$切伦科夫晶体阵列，偏置和慢控电子设备，一套800 MSPS波形数字化仪，时钟和控制分配网络，增益校准和监控系统，以及通过MIDAS数据采集环境读出的基于GPU的前端。整个系统的性能进行了评估，使用2.5 - 5 GeV的电子在SLAC的终端站测试束。本文包括一个单独的子系统的描述和测量的能量响应和分辨率，能量尺度的稳定性，定时分辨率和空间均匀性的结果。所有测量性能均符合或超过$g-2$实验要求。在测试成功的基础上，已经完成了所需的24个热量计站的生产，并完成了主实验的安装。此外，这里确定的量热计响应测量告知了重建算法的设计，该算法现在用于运行$g-2$实验。
2020-02-22 hep-ex physics.ins-det
Monte carlo study of the physics performance of a digital hadronic calorimeter
以MICROMEGAS为主动元件的数字化强子量能器是未来轻子对撞机粒子物理实验的一个很有前途的选择。这些实验将针对粒子流算法的应用进行优化，因此需要具有非常精细的横向分割的量热计。LAPP目前正在开发一个1平方米的原型，该原型基于MICROMEGAS腔室，具有1x1平方厘米的读出垫。介绍了MICR0MEGAS热量计物理性能的GEANT 4模拟。主要特征，如能量分辨率，线性和簇射轮廓，已被仔细检查各种被动材料的π介子在一个宽的能量范围从3到200 GeV。重点对模拟读出和数字读出进行了比较。
2009-10-23 hep-ex physics.ins-det
Recent results of the technological prototypes of the CALICE highly granular calorimeters
CALICE协作正在进行高颗粒量热计的研发，重点是线性对撞机的探测器。这一贡献简要总结了最近的测试大规模的技术原型的硅钨电磁量能器和强子量能器具有气体介质或闪烁体与SiPM读出作为活性材料。
2019-04-04 hep-ex physics.ins-det
Exposing a fibre-based dual-readout calorimeter to a positron beam
本研究测试了一种基于光纤的双读出量能器原型在10至100 GeV正电子束下的性能，结果显示其线性优于1%，能量分辨率与Geant4模拟预测吻合良好，随机项为14.5%。
2023-09-18 hep-ex physics.ins-det
Crystals for high-energy calorimeters in extreme environments
闪烁晶体在一些高能物理实验中用于量热法。对于其中许多人来说，必须在非常困难的操作条件下确保性能，例如高辐射环境和大粒子通量，这对响应和读出时间产生了限制。概述了迄今为止所取得的知识，以及该领域的最新成就，特别关注暴露于大颗粒通量的钨酸铅晶体的性能。
2005-11-02 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
A Novel Hadronic Calorimeter With A Direct Neutron Readout
CEA Irfu, University Paris-Saclay（法国原子能与替代能源委员会 IRFU，巴黎萨克雷大学）
研究基于交替铅吸收体和含钆液体闪烁体层的中子敏感采样量能器，利用Geant4模拟。该量能器可记录延迟能量，通过分析揭示其与即时响应关系，经校正提高能量分辨率，还发现中子产生波动对分辨率有主要贡献，证明其改善强子能量重建的潜力。
2026-07-10 hep-ex physics.ins-det
Hadronic showers in the CALICE calorimeter prototypes
CALICE合作已经构建了高度颗粒化的电磁和强子量能器原型，以评估未来国际线性对撞机检测器系统中使用的技术。这些量热计已经在CERN和费米实验室的粒子束中进行了广泛的测试。我们目前的强子事件的分析在2006年和2007年在欧洲核子研究中心，包括一个SiW ECAL，闪烁体瓦HCAL和闪烁体带尾捕集器，后两个与SiPM读出的组合系统中的初步结果。强子簇射在HCAL的性质，与GEANT 4进行的模拟相比，进行了讨论。特别强调研究探测器响应的线性度以及基于强子簇射中局部能量密度的简单加权算法可实现的单粒子能量分辨率。
2009-04-20 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
Particle Showers in a Highly Granular Hadron Calorimeter
CALICE合作已经构建了高度颗粒化的电磁和强子量能器原型，以评估未来线性对撞机检测器系统中使用的技术。强子量能器使用小的闪烁体单元，用硅光电倍增器单独读出。自2006年以来，拥有7608个通道的系统已在DESY，CERN和Fermilab的束流测试中成功运行，并代表了这些设备在高能物理实验中的首次大规模测试。探测器前所未有的粒度提供了强子簇射性质的详细信息，这有助于通过与模型计算的比较来约束强子簇射模型。纵向和横向簇射剖面的结果，各种强子簇射模型相比，第一个结果与软件补偿技术的能量分辨率和展望下一代探测器原型。
2010-04-15 physics.ins-det
Development of Shashlyk Calorimeter for KOPIO
一个Shashlyk量能器原型的KOPIO实验已经建成和实验测试。对0.5- 2.0GeV/c正电子的能量分辨率约为4%/sqrt（E（GeV））。基于这一结果以及特殊测量的结果，开发了Shashlyk模块响应的Monte-Carlo模型。该模型包括簇射演化、闪烁体板中的光收集、光纤中的光衰减、光电探测器的量子效率、读出系统中的阈值和噪声的影响，与实验结果一致。讨论了将Shashlyk能量分辨率提高到3%/sqrt（E（GeV））的可能性。
2003-10-10 physics.ins-det
Degradation of resolution in a homogeneous dual readout hadronic calorimeter
如果在半无限均匀量能器结构中对强子簇射的响应是$S$相对于电子响应，则是$S/E = [\fem + (1-\fem)(h/e)]$，其中$E$是入射强子能量，$\fem$是电子簇射分数，$h/e$是强子/电子响应比。在传统量热计中，能量分辨率由随机变量$\fem$主导，其宽的、偏斜的pdf具有依赖于能量的平均值。平均值随$E$的缓慢增加是响应非线性的原因，偏度导致非高斯响应。如果在具有不同$h/e$值的两个通道（通常为闪烁体（$S$）和切伦科夫（$C$））中观察到级联，则可以消除$\fem$。得到了一个在$C$和$S$中线性的能量估计，它正比于入射强子的能量。分辨率取决于$h/e$中两个通道之间的对比度。切伦科夫$h/e$为0.20--0.25。在取样量热计中，通过在吸收体中安排电磁（EM）簇射能量的优先吸收（减少$e$）和使用含氢检测器（有机闪烁体）以通过质子反冲在$n$ - $p$散射中的贡献来增强$h$，可以将$h/e$增加到约0.7。在均质晶体或玻璃闪烁体\rm中，由于不可见的强子能量损失和其他效应，预期$h/e$在0.4附近，这两种机制都不可用。$h/e$对比度很可能太小，无法提供所需的能量分辨率。我们支持这一结论与简单的蒙特卡罗模拟。
2012-12-26 hep-ex physics.ins-det
Performance of a Highly Granular Scintillator-SiPM Based Hadron Calorimeter Prototype in Strong Magnetic Fields
在CALICE合作中，研究了未来线性对撞机探测器的强子量能器的几个概念。在“物理原型”中展示了测量方法的能力之后，现在的重点是改进它们在“工程原型”中的实施，这些原型可扩展到完整的线性对撞机探测器。模拟强子量热计（AHCAL）概念是钨或钢吸收板和塑料闪烁体瓦片的采样量热计，由硅光电倍增器（SiPM）作为活性材料读出。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。多功能电子设备允许原型配备不同类型的闪烁体瓦片和SiPM。2017年5月，在CERN SPS的1.5 T磁体中，使用μ子和电子对配备有几种类型的闪烁体瓦片和SiPM的约2200个通道的原型进行了测试，以确定功率脉冲的操作稳定性和磁场中的整体探测器性能。
2017-11-10 physics.ins-det
Status of Barrel Imaging Calorimeter in Korea for the Electron-Ion Collider
Pusan National University（釜山大学）
韩国团队在电子离子对撞机 Barrel Imaging Calorimeter 的研发中，完成了硅芯片测试、模块组装、原型开发、束流测试、读出系统设计和详细模拟，展示了最新进展和未来计划。
2026-05-14 physics.ins-det
The VLQ Calorimeter of H1 at HERA: A Highly Compact Device for Measurements of Electrons and Photons under Very Small Scattering Angles
1998年，HERA的探测器H1配备了一个小型后向光谱仪，即甚低Q^2（VLQ）光谱仪，包括一个硅跟踪器、一个钨闪烁体夹层量热计和一个飞行时间系统。该光谱仪被设计用于测量在非常低的角度下散射的电子，相当于非常低的平方四动量转移Q^2，以及具有良好能量和空间分辨率的高能光子。VLQ在1999年和2000年运行期间运行。本文介绍了VLQ量热计的设计和结构，一个紧凑的设备与四倍投影能量读出，其性能在测试运行和实验中。
2003-05-16 physics.ins-det
Calibration Studies and the Investigation of Track Segments within Showers with an Imaging Hadronic Calorimeter
CALICE合作项目已经建造了一个高度颗粒化的强子采样量热计原型，它具有由硅光电倍增器（SiPM）单独读出的小闪烁体瓦片，以评估ILC的技术。探测器的成像能力允许强子事件的子结构的详细研究，如识别最小电离轨道段内的强子簇射。这些轨道段具有高质量，因此它们可以用于校准，作为Muons和用于监控SiPM的内置LED系统的附加工具。这些轨道段也有助于约束Geant 4中使用的强子簇射模型。详细的MC研究与现实模型的ILC检测器进行研究的校准要求的一个完整的量热计系统。通过将费米实验室束流测试的校准常数传输到欧洲核子研究中心在不同条件下记录的数据，在真实数据上对校准策略进行了测试。
2009-10-20 physics.ins-det
Energy Reconstruction of Hadron Showers in the CALICE Calorimeters
CALICE合作已经构建了高度颗粒化的电磁和强子量能器原型，以评估未来国际线性对撞机检测器系统中使用的技术。这些量热计已经在CERN和费米实验室的粒子束中进行了广泛的测试。我们目前的分析结果强子事件记录在欧洲核子研究中心的SiW ECAL，闪烁体瓦HCAL和闪烁体条尾捕手，后两个与SiPM读出，既集中在HCAL单独和完整的量热计设置。特别强调的是放在研究的线性检测器响应和单粒子能量分辨率。高粒度的检测器被用来执行基于局部簇射能量密度的软件补偿的第一研究，产生能量分辨率的显着改善。所需的校准精度，以实现这一决议，和校准的不确定性的影响，CALICE HCAL以及在ILC的一个完整的强子量能器，已被详细研究。最后讨论了利用强子簇射中的最小电离径迹段进行定标的前景。
2009-11-24 physics.ins-det
Development of Multilayer Readout Wiring TES Calorimeter for Future X-ray Missions
我们已经制作了多层读出布线过渡边缘传感器（TES），这使我们能够实现大的有效面积和高能量分辨率的未来X射线天体物理任务，如DIOS。通过在Al超导信号线和返回线之间添加SiO2绝缘层，可以减少偏置引线的自感/互感和自磁场。我们在多层布线上制作了4 × 4和20 × 20 TES阵列，并测试了它们的性能。在低温条件下，TES阵列中的几个像素在约300 mK处显示出尖锐的超导转变。我们还成功地检测到来自4x 4 TES的X射线信号，与之前20 x20 TES的结果相反。我们进一步研究了4x 4 TES和20 x20 TES之间差异的原因，并提出了未来改进多层TES阵列制造的计划。
2014-02-03 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Beam test performance of a highly granular silicon tungsten calorimeter technical prototype for the ILD
高颗粒硅钨电磁量能器（SiW-ECAL）是国际大型探测器概念ECAL的参考设计，是未来国际直线对撞机的两个探测器概念之一。这种类型的探测器的原型是在CALICE协作范围内开发的。该技术原型解决了诸如集成前端电子器件或紧凑层和读出设计等技术挑战。2017年在DESY试验梁设施编译并测试了7层堆栈。我们提出的电磁簇射的性质的初步结果。对接下来的步骤进行了概述。最后，我们说明了数字化概念的原型模拟的第一步。
2021-09-02 physics.ins-det
