Development of a Test System for Data Links of the ATLAS Inner Tracker (ITk) Upgrade Silicon Pixel Detector
针对ATLAS ITk升级的约2.6万条1.28Gb/s高速电链路，本文开发基于FPGA的DAQ测试系统，支持64通道并行BER测试与虚拟眼图，并通过校准及原型、预生产组件测试验证其链路质量认证能力。
2025-03-14 hep-ex physics.ins-det
The Alignment of the ATLAS Silicon Tracker
跟踪探测器的对准对于LHC的物理计划至关重要，特别是对于像W质量这样的精确测量。ATLAS硅跟踪探测器与总共5832个模块的对准构成了前所未有的挑战。在这张海报中，将涵盖ATLAS的两种基于轨迹的对齐算法：基于chi^2最小化的全局chi^2算法，以及基于中心残差分布的鲁棒对齐算法。在分钟和小时的时间尺度上，硅跟踪探测器的几何形状可以用频率扫描干涉测量系统来监测。还将对该系统进行概述。
2008-08-01 hep-ex physics.ins-det
Development of depleted monolithic pixel sensors in 150 nm CMOS technology for the ATLAS Inner Tracker upgrade
本工作提出了一个耗尽单片有源像素传感器（DMAPS）的原型LFoundry 150 nm CMOS工艺制造。所描述的设备，名为LF-Monopix，被设计为一个完全单片传感器的概念证明，该传感器能够在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的ATLAS内部跟踪器升级的外层环境中运行。与目前使用的混合设计相比，在检测器模块中实现这样的设备将导致更低的生产成本和更低的材料预算。在本文中，芯片架构将被描述其次是模拟和测量结果。
2017-11-15 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS Fast TracKer system
ATLAS Fast TracKer（FTK）采用基于关联存储器（AM）芯片的模式识别技术，配合高速现场可编程门阵列，为ATLAS高级触发器提供全跟踪功能。FTK发现的轨迹是基于像素和硅微带跟踪器的所有模块的输入。描述了FTK系统和组件，以及在ATLAS数据采集系统中运行时用于控制它们的在线软件。文中还介绍了FTK的硬件仿真和AM模式库的优化。包括对具有大碰撞参量值的长寿命颗粒的优化。FTK系统的数据回放设施，允许FTK在运行2和运行3的LHC之间的关机期间进行调试的测试报告。将覆盖探测器的有限$η$ - $ϕ$区域的FTK系统的一部分得到的轨迹与FTK模拟的输出进行比较。结果表明，FTK性能与仿真结果吻合较好。
2021-07-06 hep-ex physics.ins-det
Performance of Particle Identification with the ATLAS Transition Radiation Tracker
ATLAS过渡辐射跟踪器（TRT）是欧洲核子研究中心大型强子对撞机ATLAS内部探测器的三个子系统中最外面的一个。除了跟踪能力外，TRT还通过探测跃迁辐射X射线光子提供粒子识别（PID）能力。后者的功能提供了大量的电子和强子之间的鉴别力的动量范围从1到200 GeV。此外，与高比能沉积（dE/dx）相关的信号时间长度的增强的测量可用于识别高度电离的粒子，从而增加低动量下的电子识别能力并提高搜索新物理的灵敏度。本演讲介绍了TRT PID在2010年初7 TeV数据采集期间的调试。在2010年和2011年的表现证明TRT的能力，以确定电子，补充量热计为基础的识别方法，也将显示。
2011-09-27 hep-ex physics.ins-det
Ring oscillator performance of the ATLAS inner tracker pixel readout chip
Paris Saclay University（巴黎萨克雷大学）；Aix-Marseille University（艾克斯-马赛大学）
本文研究了ATLAS内跟踪器像素读出芯片中环振荡器的性能，通过实验和模拟数据分析其在不同环境条件下的表现。
2026-01-21 hep-ex physics.ins-det
First tracking performance results from the ATLAS Fast TracKer
大型强子对撞机的粒子物理学家通过将高能质子束碰撞在一起并观察碰撞的衰变产物来研究亚原子长度尺度下物质的性质。ATLAS是重建相互作用的两个通用探测器之一，作为广泛物理目标的一部分，测量希格斯玻色子的产生并寻找奇异的新现象，包括超对称性、时空的额外维度和暗物质。使用基于硬件和软件的触发器选择有趣的碰撞事件是一个主要挑战，随着未来数据中亮度的增加，这将变得更加困难。ATLAS Fast TracKer（FTK）是一种定制的电子系统，可对带电粒子进行基于硬件的快速跟踪，用于触发决策。2018年，使用质子-质子碰撞安装并调试了覆盖ATLAS探测器部分的两个FTK“Slices”，为运行3中的物理数据采集做准备。给出了FTK跟踪算法的寻轨和航迹拟合策略以及FTK切片的跟踪性能。讨论了在未来数据中应对变化的波束点和其他条件的策略。还提出了一种用于触发长寿命粒子的位移轨道的策略。
2019-11-18 hep-ex physics.ins-det
Testing the limits of ITkPixV2: the ATLAS inner tracker pixel detector readout chip
针对HL-LHC的ATLAS二期内跟踪器升级，本文首次在全设计要求极限下测试其最终量产读出芯片ITkPixV2，重点测量了活动诱导电流随击中率的变化，验证芯片在高亮度环境下的性能。
2025-04-19 hep-ex physics.ins-det
Expected Tracking Performance of the ATLAS Inner Tracker at the High-Luminosity LHC
为应对高亮度LHC每次束团交叉200次质子相互作用的挑战，ATLAS合作组将用全硅ITk替换现有内部探测器，适配软件实现高亮度下先进径迹重建，本文介绍其基于最新进展的预期性能。
2025-02-24 hep-ex physics.ins-det
Studies of irradiated AMS H35 CMOS detectors for the ATLAS tracker upgrade
基于HV-CMOS技术的硅探测器正在被研究作为高亮度LHC的ATLAS像素探测器外层的可能候选者。在此框架下，H35 Demo ASIC采用350 nm AMS技术（H35）生产。H35 Demo芯片具有大面积（$18.49 \times 24.40 \, \mathrm{mm^2}$），包括四种不同的像素矩阵和三种测试结构。本文利用边缘TCT技术研究了测试结构的抗辐射性能，特别是耗尽区随注量的变化。从不同的衬底电阻率的芯片上的测试结构的测量显示为非辐照和辐照器件高达$2 \cdot 10^{15} \, \mathrm{1\,MeV\, n_{eq} / cm^{2}}$的累积能量密度。
2017-01-09 hep-ex physics.ins-det
A compact, high resolution tracker for cosmic ray muon scattering tomography using semiconductor sensors
介绍了一种用于μ子散射层析成像的半导体跟踪器。该跟踪器包含硅带传感器与$80\,μ$ m间距，精密机械和集成冷却。传感器的电子读数由可扩展的、廉价的、灵活的、基于FPGA的系统执行，该系统被证明可以实现$30\,$ kHz的事件率。跟踪器的性能进行了比较与Geant4仿真。在$4\,$ GeV平均宇宙线μ子能量下，证明了与$1.5\,$ mrad兼容的散射角分辨率。使用角度统计重建算法获得塑料、铁和铅样品的图像。图像显示了低和高原子序数材料之间的良好对比。
2018-10-29 hep-ex physics.ins-det
Hardware-based Tracking at Trigger Level for ATLAS: The Fast TracKer (FTK) Project
物理碰撞在13 TeV预计在LHC与平均40-50质子碰撞每束交叉在标称条件下。触发级跟踪是在高堆积条件下控制速率同时保持相关物理过程的良好效率的重要工具。Fast TracKer是ATLAS探测器触发器升级的组成部分。对于通过1级触发器的每个事件（最大速率为100 kHz），FTK从硅探测器的所有通道接收数据，为高电平触发器提供跟踪信息，以确保选择对堆积具有鲁棒性。FTK执行基于硬件的轨道重建，使用基于使用定制芯片的关联存储器，设计用于以非常高的速度执行模式匹配。它在低分辨率（道路）下找到候选轨迹，这些轨迹是FPGA完成的全分辨率轨迹拟合的种子。将介绍FTK系统的概述，重点是模式匹配过程。此外，预期的性能和ATLAS触发系统内的FTK集成将进行讨论。
2015-12-17 hep-ex physics.ins-det
A Silicon Strip Detector for the Phase II High Luminosity Upgrade of the ATLAS Detector at the Large Hadron Collider
本论文介绍了在2023年后的未来条带跟踪器中的ATLAS第二阶段升级电子系统的测试中进行的工作，该系统将安装用于HL-LHC期间的操作。在HL-LHC启动后，每次穿越的高亮度和相互作用的数量需要完全更换ATLAS跟踪器。为第二阶段升级定义的系统将设计为应对增加的辐射，并具有适当的粒度以保持较高堆积的性能。在这篇论文中，我提出了单一的模块和更大的结构，包括多个模块的结果。在当前ATLAS半导体跟踪器研究的背景下，我对探测器从2010年开始运行到2013年第一次长期关闭期间采集的数据进行了分析。分析包括半导体跟踪器中的能量损失研究，这是探测器未设计执行的任务。然而，由穿过检测器元件的粒子生成的信号的超过阈值的时间的可用性允许对由粒子沉积的电荷的估计。这种能量损失的计算通常用于执行粒子识别，这是跟踪器通常不需要的功能。此外，我提出了一项研究，提出了使用这种能量损失计算作为一种手段，跟踪辐射损伤的硅。
2017-07-26 hep-ex physics.ins-det
Mapping the in-plane electric field inside irradiated diodes
ATLAS探测器第二阶段升级的一个重要方面是用ATLAS内部跟踪器（ITk）替换当前的内部探测器。ATLAS ITk是一种全硅探测器，由像素跟踪器和条带跟踪器组成。ITk条带跟踪器的传感器已经开发出来，以承受欧洲核子研究中心大型强子对撞机高亮度升级后ATLAS探测器中的高辐射环境，这将显着增加粒子碰撞和产生粒子轨迹的速率。在ATLAS探测器中运行期间，ITk条带跟踪器的传感器预计会累积高达1.6 x 10^15 n_eq/cm ^2的注量（包括安全系数1.5），这将显著影响其性能。高辐射传感器的一个感兴趣的特性是其有效区域内的电场的形状和均匀性。对于本文所示的结果，具有与全尺寸ATLAS传感器相似的边缘结构的二极管被辐照至与ATLAS ITk条带跟踪器中的通量相当的通量，并且使用微聚焦X射线束（束直径2 × 3 μm^2）绘制其电场。这项研究表明，在一个范围内的偏置电压的高度辐照二极管内的电场的延伸和形状。此外，耗尽的传感器区域的轮廓的测量允许将针对不同注量的测量的漏电流与针对对应的有源区域的期望进行比较。
2021-03-29 hep-ex physics.ins-det
Readout Electronics Tests and Integration of the ATLAS Semiconductor Tracker
半导体跟踪器（SCT）与像素探测器和过渡辐射跟踪器（TRT）一起构成了大型强子对撞机ATLAS实验的中央跟踪系统。它由单面微带硅传感器组成，通过基于DMILL技术的二进制ASIC读出，数据通过抗辐射光纤传输。在概述SCT探测器布局和读出系统之后，介绍了大尺度结构的最后阶段组装以及与TRT的集成。重点是通过不同的集成阶段，包括检测器控制和数据采集系统的整体SCT检测器系统的电气性能。
2007-02-28 physics.ins-det
Hadron beam test of a scintillating fibre tracker system for elastic scattering and luminosity measurement in ATLAS
在欧洲核子研究中心（CERN）的ATLAS实验中，提出了一种测量质子弹性散射的光纤跟踪器。跟踪器将安装在所谓的罗马罐装置中，距离ATLAS互动点每侧240米。设计选择的初步验证是在DESY的束流测试中实现的，该测试采用相对低能量的电子束，并使用慢速现成的电子器件。在这里，我们报告的结果，从第二束测试实验在欧洲核子研究中心，新的探测器原型进行了测试，在高能强子束，使用第一个版本的定制设计的前端电子。结果表明，足够的跟踪性能的条件下，类似的情况下，在大型强子对撞机。此外，使用所谓的重叠检测器的对准方法进行了研究，并显示出具有预期的精度。
2007-06-22 physics.ins-det
ATLAS silicon microstrip tracker: operation and performance
半导体跟踪器（SCT）是一种硅条探测器，是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ATLAS实验内部探测器中的关键精密跟踪设备之一。自2007年以来，已完成的SCT已安装在ATLAS实验洞穴内，并自那时以来一直在运行。定期采集校准数据并进行分析，以确定系统的性能。本文回顾了SCT的现状，包括2010年和2011年数据采集期的结果。我们报告的检测器的操作，包括概述服务，连接和观察到的问题。主要强调的是SCT与LHC在碰撞模式下的性能和单个电子元件的性能。
2011-10-10 physics.ins-det
Development of a Depleted Monolithic CMOS Sensor in a 150 nm CMOS Technology for the ATLAS Inner Tracker Upgrade
最近的研发重点是在耗尽区收集电荷的CMOS传感器，为CMOS传感器作为快速和辐射硬像素器件开辟了新的前景。这些传感器被标记为耗尽CMOS传感器（DMAPS），已经显示出有希望的性能，作为ATLAS内部跟踪器（ITk）升级的可行候选者，可能取代当前的无源传感器。开发DMAPS潜力的另一个步骤是研究在ATLAS ITk升级的外层配备全单片CMOS传感器的适用性。本文介绍了一个耗尽单片CMOS像素传感器的LFoundry 150 nm CMOS工艺设计的发展，重点是设计细节和模拟结果。
2016-11-03 physics.ins-det
Mapping the depleted area of silicon diodes using a micro-focused X-ray beam
对于CERN ATLAS探测器的第二阶段升级，当前的ATLAS内部探测器将被ATLAS内部跟踪器取代。ATLAS内部跟踪器将是一个全硅探测器，由像素跟踪器和条带跟踪器组成。ITk条带跟踪器的传感器需要在高达-700 V的偏置电压下具有低漏电流，以保持低噪声和低功耗。为了使传感器漏电流最小化，特别是在ATLAS探测器内部的高辐射环境中，传感器预计在低温下工作，并由具有几kΩ cm的高体电阻率的晶片制造。模拟显示，具有高体电阻率的传感器内部的电场向传感器边缘延伸，这可能导致窄切割边缘的表面电流增加。为了绘制具有高体电阻率的偏置硅传感器内部的电场，在金刚石光源处用单色微聚焦X射线束研究了来自ATLAS硅条传感器原型晶片的三个二极管。对于所有正在调查的设备，二极管内的电场进行了映射，并研究了其对所施加的偏置电压的依赖性。研究结果表明，电场在每个二极管的调查延伸到其偏置环，并达到切割边缘。
2019-03-27 hep-ex physics.ins-det
FASER Tracker Detector Commissioning, Installation, and Functionality
FASER（ForwArd Search Experiment）填补了其他径向排列的LHC实验的轴向盲点。它安装在距离ATLAS交互点480米处，沿着碰撞轴。FASER将寻找新的、长寿命的粒子，这些粒子可能隐藏在离开ATLAS的准直反应产物中。跟踪检测器是观测LLP信号的重要部件。FASER的跟踪站使用硅微带探测器来测量带电粒子的路径。这是FASER的最新论文之一“FASER实验的跟踪探测器”的摘要，该论文描述了跟踪探测器的功能、构造和测试。FASER目前安装在LHC中，准备进行数据收集。
2022-11-01 hep-ex physics.ins-det
Silicon pinhole strip defects and their impact on ATLAS Inner Tracker HV current measurement
本文首次系统研究了 ATLAS ITk 硅微条模块中针孔缺陷对漏电流测量的影响，并提出定位针孔微条的新方法，证明经少量测试流程调整后该缺陷不影响模块测试与性能。
2025-11-10 hep-ex physics.ins-det
Characterization of Novel Thin N-in-P Planar Pixel Modules for the ATLAS Inner Tracker Upgrade
ATLAS实验将对跟踪器系统进行重大升级，考虑到LHC（HL-LHC）的高光度阶段将于2026年开始运行。像素检测器的最内层将面临最严峻的挑战，其将必须承受高达$1.4\times10^{16}\,$ n $_\text{eq}$ /cm $^{2}$的辐射通量。薄平面像素模块是有希望的候选人，仪器这些层，由于小的材料预算和高的电荷收集效率照射后。厚度为$100-200\,μ$ m的传感器与FE-I4读出芯片互连，其特征在于具有放射源以及CERN SPS和DESY的测试束。在电荷收集和命中效率方面，比较了被照射到高达$5\times 10^{15}\,$ n $_\text{eq}$ /cm $^{2}$的能量密度的传感器的性能。高度分段的传感器是在HL-LHC的像素系统的前向区域中的跟踪的一个挑战。为了在高伪快速性下再现$50$ x $50\,μ$ m $^2$像素的性能，在相对于短像素方向的高入射角（$80^\circ$）下的射束测试中在照射之前和之后研究FE-I4兼容平面像素传感器。将显示聚类形状和命中效率的结果。
2016-12-05 hep-ex physics.ins-det
A combined ultrasonic flow meter and binary vapour mixture analyzer for the ATLAS silicon tracker
ATLAS硅跟踪器冷却控制系统的升级可能需要将C3 F8（八氟丙烷）蒸发冷却剂更改为含有10-25% C2 F6（六氟乙烷）的混合物。这样的变化将降低蒸发温度，以确保在LHC全光度下积累辐射损伤后的热稳定性。此次升级的核心是一种新的超声波仪器，在已知温度和压力下，在流动气体中沿相反方向连续测量声音传播时间，以推断C3 F8/C2 F6流量和混合物成分。本文介绍了该仪器及其监控与数据采集（SCADA）软件。该工具的几种几何形状正在使用或正在评估中。一种用于分析和测量中等流速的具有收缩轴向几何形状的仪器已经证明，对于具有20%C2F6的C3 F8/C2 F6摩尔混合物，混合物分辨率为3.10-3，对于高达30 gs-1的质量流量，流量分辨率为满量程的2%。在分子量（mw）差异很大的混合物中，可以实现更高的混合精度：对于C3 F8泄漏到ATLAS跟踪器氮气外壳的一部分（mw差异160），灵敏度<5.10-5。已开发出一种具有倾斜声路几何形状的仪器，用于约1.2 kg-1的高氟碳质量流率-对应于ATLAS硅跟踪器正在建造的新60 kW热虹吸再循环器中的全流量。进行了广泛的计算流体动力学研究，以确定优选的几何形状（超声换能器间距和位置，以及相对于蒸汽流动方向的声音交叉角）。具有45度交叉角的原型已经证明了对于高达15 ms-1的线性流速，流量分辨率为全尺寸的1.9%。该仪器有许多潜在的应用。
2012-10-17 hep-ex physics.ins-det
Production Performance of the ATLAS Semiconductor Tracker Readout System
ATLAS半导体跟踪器（SCT）与像素和过渡辐射探测器一起将构成LHC ATLAS实验的跟踪系统。它将包括20000单面硅微带传感器组装背靠背成模块安装在四个同心桶和两个端盖探测器形成的九个磁盘。SCT模块的生产和测试已经完成，而宏观组装正在顺利进行。在概述SCT的布局和操作环境之后，将给出读出电子设计和操作要求的描述。质量控制程序和DAQ软件，以确保混合动力车和模块的电气功能将进行讨论。重点将放在端盖SCT模块组装和测试期间获得的电气性能结果上。
2006-06-30 physics.ins-det
Characterisation of novel thin n-in-p planar pixel modules for the ATLAS Inner Tracker upgrade
鉴于大型强子对撞机（HL-LHC）的高亮度阶段将于2026年左右开始运行，ATLAS实验的跟踪系统的重大升级正在筹备中。预计中子当量注量可达2.4 * 1 e16 1 MeV neq./在像素检测器的最内层处的cm 2构成了最严峻的挑战。由于其低材料预算和高电荷收集效率照射后，薄平面像素传感器制成的模块是有前途的候选人，这些层的仪器。为了优化传感器布局以减小50 * 50 μm2的像素单元尺寸，正在进行TCAD器件模拟以研究照射前后的电荷收集效率。此外，厚度为100-150 μm的传感器与FE-I4读出芯片互连，该芯片采用上一代像素单元尺寸为50 * 250 μm2，并在CERN-SPS和DESY设施中使用测试光束进行了表征。各种设计的传感器的性能，辐照通量高达1 * 1 e16 neq./ cm 2，在电荷收集和命中效率方面进行比较。在HL-LHC的寿命期间，可以预见两个最里面的像素层的替换。更换需要几个月的干预，在此期间，其余的探测器模块无法冷却。将它们保持在室温下，从而引起退火。辐照模块的性能将用试验束运动和在较高温度下加速退火的方法进行研究。
2018-01-09 hep-ex physics.ins-det
Pixel column issue in the ATLAS Inner Tracker modules
本文调查ATLAS ITk像素模块预生产中出现的核心列问题，该问题导致芯片故障并影响良率，通过禁用像素核心列可绕过，研究旨在揭示其电气行为、数据特征及可能原因。
2025-05-27 hep-ex physics.ins-det
Cooling and Timing tests of the ATLAS Fast Tracker VME boards
Fast Tracker（FTK）是一款ATLAS触发器升级版，专为全事件、低延迟、高速率跟踪而构建。FTK内核由9U VME板制成，可执行最苛刻的计算任务。关联存储板串行链路处理器（AMB）和辅助卡（AUX），插在同一VME插槽的正面和背面，构成处理单元（PU），它使用来自内部检测器的8层的命中来查找磁道。PU与第二阶段板（SSB）一起在管道中工作，SSB通过向已识别的轨道添加额外的命中来查找12层轨道。在所设计的配置中，16个PU和4个SSB安装在VME机箱中。AMB、AUX和SSB的高功耗（每块板分别约为250 W、70 W和160 W）要求开发定制的冷却系统。尽管与普通VME设置相比，FTK系统的每个VME机箱的预期功耗较高，但8个FTK内核机箱将使用$\approx$ 60 kW，这只是执行相同任务的CPU场所需功率和空间的一小部分。我们报告了FTK系统内32个PU和8个SSB的集成，运行和冷却它们所需的基础设施，以及为验证系统处理速率和安全值下的温度稳定性而进行的测试。
2020-10-27 hep-ex physics.ins-det
Performance of irradiated thin n-in-p planar pixel sensors for the ATLAS Inner Tracker upgrade
ATLAS合作将用新的全硅像素和条带系统取代其跟踪探测器。这将允许应对在LHC加速器复合体（HL-LHC）的亮度增加5倍后预期的更高辐射和占用水平。在新的跟踪检测器（ITk）中，具有增加的粒度的像素模块将实现以保持具有更高轨道密度的占用。此外，构成混合模块的传感器和读出芯片将采用相对于本像素检测器的更多抗辐射技术来生产。由于它们在抗辐射方面的出色性能，薄n-in-p传感器是有希望的候选者，可以用于新像素系统的一部分。将介绍最近生产和开发的新设计传感器。为了在互连到芯片之前测试传感器，已经实施了穿通偏置结构。它的设计已经过优化，以减少可能观察到的跟踪效率损失。辐照后，它们是由穿通偏置结构引起的。设计与ATLAS FE-I4芯片兼容的传感器，其像素尺寸为50 × 250 $\mathrmμ$ m $^{2}$，细分为30 × 30 $\mathrmμ$ m $^{2}$尺寸的较小像素植入物，以研究HL-LHC预见的50 × 50 $\mathrmμ$ m $^{2}$像素单元的性能。利用束流测试和瞬态电流技术获得了50 × 250和50 × 50 $\mathrmμ$ m $^{2}$像素单元在效率、电荷收集和电场特性方面的传感器性能的结果。
2017-09-25 hep-ex physics.ins-det
Rad-hard vertical JFET switch for the HV-MUX system of the ATLAS upgrade Inner Tracker
这项工作提出了一种新的硅垂直JFET（V-JFET）器件，沟槽的3D探测器技术的基础上开发的IMB-CNM，被用作开关的ATLAS升级内部跟踪器的高压供电计划。通过2D和3D TCAD模拟来执行器件特性的优化。为了满足系统的具体要求，特别注意了导通电阻、关断电压和击穿电压。此外，一组参数值已被提取的模拟曲线，以实现SPICE模型的建议V-JFET晶体管。由于这些器件在整个实验寿命期间都将在非常高的辐射条件下工作，因此在论文的最后还介绍了辐射损伤效应和预期的器件性能退化的研究。
2015-11-02 physics.ins-det
Electron and Photon Identification Performance in ATLAS
对电子和光子的重建和校准的理解是启动大型强子对撞机（LHC）ATLAS数据采集的关键步骤之一。热量计单元在被群集之前被电子校准。修正当地的位置和能量测量，考虑到热量计的几何形状。最后，应用纵向重量来校正热量计上游的能量损失。作为最后一步，Z -> ee事件将用于使用Z玻色子质量的原位校准。电子的识别是基于量热计中的簇射形状，并在很大程度上依赖于跟踪器和组合的跟踪器/量热计信息，以实现对QCD喷注的10^5的拒绝，从而获得20-25 GeV以上的合理干净的包容电子谱。对于光子识别，除了量热计中的簇射形状之外，考虑到内部跟踪器中的大量材料，光子转换的恢复是一个必不可少的成分。电子和光子的识别方法（削减和多变量分析）将被讨论。
2008-10-19 hep-ex physics.ins-det
Depleted fully monolithic CMOS pixel detectors using a column based readout architecture for the ATLAS Inner Tracker upgrade
耗尽型单片有源像素传感器（DMAPS）利用现代CMOS技术的高电压和/或高电阻率附加来实现感测体积中的实质性耗尽，已被证明在高亮度LHC时代对ATLAS的要求具有高辐射耐受性。具有快速读出架构的耗尽全单片CMOS像素目前正在开发，作为未来ATLAS内部跟踪器的外部像素层的有希望的候选者，该内部跟踪器将在2025年左右的ATLAS第二阶段升级期间安装。在这项工作中，两个DMAPS原型设计，命名为LF-MonoPix和TJ-MonoPix，提出。LF-MonoPix采用LFoundry 150 nm CMOS工艺设计和制作，TJ-MonoPix采用TowerJazz 180 nm CMOS工艺设计。两个芯片采用相同的读出架构，即列漏极架构，而追求不同的传感器实现概念。将描述两个原型的设计。还将显示LF-MonoPix的首次测量结果。
2017-09-29 physics.ins-det
ATCA-based ATLAS FTK input interface system
ATLAS Fast TracKer（FTK）的第一阶段是基于ATCA的输入接口系统，在该系统中，来自整个硅跟踪器的命中在被发送到跟踪引擎之前被聚类并组织成重叠的eta-phi触发塔。首先，FTK输入夹层卡接收命中数据并执行聚类以减少数据量。然后，基于ATCA的Data Formatter系统将组织触发塔数据，通过全网状背板和光纤在板之间共享数据。将介绍板级和系统级设计概念和实现细节，以及FTK全链测试的运营经验。
2014-10-31 hep-ex physics.ins-det
Characterization of a depleted monolithic pixel sensors in 150 nm CMOS technology for the ATLAS Inner Tracker upgrade
介绍了一种采用LFoundry 150 nm CMOS工艺制造的耗尽型单片有源像素传感器（DMAPS）原型。DMAPS利用现代CMOS技术的高电压和/或高电阻率内含物来实现感测体积中的实质耗尽。所描述的设备名为LF-Monopix，旨在证明一个完全单片传感器的概念，该传感器能够在2025年为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）升级的ATLAS内部跟踪器的外层环境中运行。与目前使用的混合设计相比，这种类型的装置具有较低的生产成本和较低的材料预算。在这项工作中，芯片架构将被描述之后的不同的前置放大器和前置放大器的风味与外部注入信号和铁源（5.9keV的X射线）的特性。
2018-06-12 physics.ins-det
Characterization of a gigabit transceiver for the ATLAS inner tracker pixel detector readout upgrade
我们提出了一个千兆收发器原型专用集成电路（ASIC），GBCR，ATLAS内部跟踪器（ITk）像素检测器读出升级。GBCR采用65 nm CMOS技术设计，由四个上行接收器通道、一个下行发射器通道和一个内部集成电路（I2C）从机组成。上行通道通过5米34美国线规（AWG）双轴（Twinax）电缆以5.12 Gbps的速率接收数据，对其进行均衡，使用恢复的时钟对其重新计时，然后驱动光发射机。下行通道以2.56 Gbps的速率从光接收器接收数据，并与上行通道一样驱动电缆。当时钟数据恢复（CDR）模块打开时，上行信道输出的抖动被测量为35 ps（峰-峰），并且在电缆之后下行信道输出的抖动为138 ps（峰-峰）。当CDR模块开启时，每个上行通道的功耗为72 mW，下行通道的功耗为27 mW。GBCR在200 kGy的总电离剂量下存活。
2020-08-22 physics.ins-det
Recent progress of the ATLAS Planar Pixel Sensor R&D Project
预计LHC的亮度升级（到2021年峰值亮度增加5-10倍）对ATLAS跟踪器在高亮度时代（HL-LHC）的技术构成了严重的限制。事实上，这种亮度增加导致跟踪检测器的占用和辐射损坏增加。为了研究像素传感器是否适用于升级后的跟踪器，ATLAS平面像素传感器研发项目由17个研究所和80多名科学家组成。研究的主要领域是在最高通量的平面像素传感器的性能，探索降低成本的可能性，使仪器的大面积，实现超薄或积极的边缘设计，以提供低几何效率低，而不需要叠瓦的模块和调查的操作高度辐照传感器在低阈值，以提高效率。在下文中，我将介绍该小组的结果，主要涉及辐照设备的性能，以及对新传感器的研究，包括详细的模拟。
2011-09-27 hep-ex physics.ins-det
Alternative glues for the production of ATLAS silicon strip modules for the Phase-II upgrade of the ATLAS Inner Detector
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）ATLAS探测器的第二阶段升级包括用由像素和条带探测器组成的全硅跟踪器取代当前的内部探测器。目前的第二阶段探测器布局需要建造20，000个由传感器、电路板和读出芯片组成的条带探测器模块，这些模块使用粘合剂机械连接。读出芯片和电路板之间的粘合剂是银环氧树脂胶，如在当前的ATLAS半导体跟踪器（SCT）中所使用的。这种胶水有几个缺点，这促使人们寻找替代品。本文介绍了一种研究有关使用六个紫外线（UV）固化胶水和胶水垫用于组装硅条探测器模块的ATLAS升级。进行了试验，以确定易用性，热传导和剪切强度，热循环，辐射硬度，耐腐蚀性和剪切强度测试。这些研究导致排除了三种UV固化胶以及胶垫。三种UV固化胶被认为是可能的更好的替代品。使用这些胶水建造的第一个原型模块的电气测试结果。
2016-04-26 hep-ex physics.ins-det
Characterization and quality control test of a gigabit cable receiver ASIC (GBCR2) for the ATLAS Inner Tracker Detector upgrade
我们提出了一个千兆电缆接收器ASIC原型，GBCR 2，ATLAS内部跟踪器像素检测器升级的表征和质量控制测试。GBCR 2通过6 m Twinax AWG 34电缆对从RD 53 B到lpGBT的上行链路电信号进行均衡和重新定时。GBCR 2还通过从lpGBT到RD 53 B的相同电连接预加重下行链路命令信号。GBCR 2有七个上行链路信道，每个信道的速率为1.28 Gbps，两个下行链路信道，每个信道的速率为160 Mbps。原型是在65 nm CMOS工艺制造。GBCR 2的特性已经被证明，输出信号的总抖动在非重定时模式下为129.1 ps（峰-峰），在重定时模式下为79.3 ps（峰-峰），并且满足lpGBT的要求。所有上行链路信道的总功耗在非重定时模式下为87.0 mW，在重定时模式下为101.4 mW，低于174 mW的规范。两个下行链路信道的功耗小于53 mW。提出了一种质量控制测试程序，并对169个原型芯片进行了测试。产率约为97.0%。
2021-08-06 physics.ins-det
A gigabit transceiver for the ATLAS inner tracker pixel detector readout upgrade
本文介绍了一个千兆收发器专用集成电路（ASIC）称为GBCR的ATLAS内部跟踪器（ITk）像素检测器读出升级的设计和仿真结果。GBCR具有四个上行接收器通道和一个下行发射器通道。每个上行信道以5.12 Gbps运行，而下行信道以2.56 Gbps运行。在每个上行通道中，GBCR均衡通过5米34美国线规（AWG）双轴电缆接收的信号，用恢复的时钟对数据重新定时，并驱动光发射机。在下行通道中，GBCR从光接收器接收数据，并驱动与上行通道相同类型的电缆。上行信道的输出抖动是26.5ps，并且在电缆之后的下行信道的抖动是33.5ps。每个上行通道消耗78 mW，每个下行通道消耗27 mW。上行测试信道的仿真结果表明，除了基线信道的线性均衡之外，还可以通过使用前馈均衡器（FFE）+判决反馈均衡（DFE）来以最小的功耗增加来实现显著的抖动减小。GBCR采用65 nm CMOS工艺设计。
2020-09-14 physics.ins-det
Characterisation of the Thermoflow due to the Dry Nitrogen Flushing Scheme in the ATLAS Inner Tracker using Computational Fluid Dynamics
University of Pretoria（比勒陀利亚大学）；University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Nikhef, National Institute for Subatomic Physics（荷兰亚原子物理国家研究所）
本文利用计算流体动力学研究ATLAS内跟踪器在高亮度升级中的热流特性，以优化干氮冲洗方案，防止因空气泄漏或过压导致的湿度问题，确保设备干燥和正常运行。
2026-05-08 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Test beam measurements and computer simulations of the ATLAS ITk R2 silicon strip detector
本文针对ATLAS ITk R2端盖条形模块进行电子束测量，评估其在垂直与倾斜入射下的性能，并利用Allpix-Squared框架进行模拟，通过实验对比验证了模块在高亮度LHC极端条件下的可靠性。
2025-07-14 physics.ins-det
Achievements of the ATLAS Upgrade Planar Pixel Sensors R&D Project
在HL-LHC升级的框架内，ATLAS实验计划引入一个全硅内部跟踪器来应对升高的占用率。为了研究像素传感器是否适用于升级后的跟踪器，ATLAS平面像素传感器研发项目（PPS）由19个研究所和90多名科学家组成。本文概述了该研究和开发项目，并突出了成果，其中包括：平面传感器束流测试结果达到最内层注量（> 10^16 n_eq cm ^2）;用辐照过的薄无边n-in-p像素组件获得的测量结果; SCP技术的最新研究是通过基于划线对已经存在的传感器进行后处理来获得几乎有效的边缘，劈裂和边缘钝化;大面积的原型工作的更新：传感器设计的改进和低成本杂交的概念;二次离子质谱结果和TCAD模拟之间的比较。总之，这些结果允许评估国家的最先进的辐射硬位置敏感跟踪探测器适合大面积的仪器。
2014-11-20 hep-ex physics.ins-det
The design and test results of A Giga-Bit Cable Receiver (GBCR) for the ATLAS Inner Tracker Pixel Detector
本文介绍了一个千兆电缆接收ASIC称为GBCR的HL-LHC升级的ATLAS内部跟踪器（ITk）像素探测器的设计和测试结果。三个原型（GBCR 1，GBCR 2和GBCR 3）已设计在CERN确定的65 nm CMOS技术。GBCR通过最长1米的柔性电缆和最长5米的Twinax电缆从前端读出芯片RD53B接收7个（GBCR 2）或6个（GBCR 3）通道（RX），每个通道的速率为1.28 Gbps，并将均衡和重新定时的信号发送到lpGBT。GBCR 2和GBCR 3 ASIC都有两个传输通道（TX），可以在通过相同的电缆将来自lpGBT的信号发送到RD53 B之前对其进行预加重。在400 MeV质子束中，GBCR 2的任何测试通道中都没有观察到单粒子翻转（SEU）。用于未来HL-LHC应用的外推比特差错率低于8 * 10 ^（-16），显著低于指定的BER标准。GBCR 3旨在通过将三重模块冗余（TMR）技术应用于所有RX通道来提高对单粒子翻转的抗扰度。来自GBCR 3的重定时信号的总抖动小于来自GBCR 2的信号（35 ps vs 79 ps）。GBCR 3的每个接收器通道消耗的功率比GBCR 2的多75%。
2023-01-31 physics.ins-det
Alignment of the ATLAS Inner Detector Tracking System
ATLAS探测器建在大型强子对撞机的一个相互作用点上，目前正在运行，并一直在收集来自宇宙射线的数据。本文介绍了ATLAS内部探测器跟踪器的轨道为基础的对齐，这是使用2008年收集的宇宙射线。对准算法的描述和性能的对准证明，通过显示所得到的命中残差和比较轨道的上，下段的轨道参数。讨论了对准对物理测量的影响。
2009-10-27 hep-ex physics.ins-det
The quality control programme for ITk strip tracker module assembly
为满足ATLAS内部径迹探测器的硅条形模块组装规格与径迹性能要求，研究建立了覆盖组装全阶段的ITk条形模块质量控制计划，并概述了预生产阶段问题及解决方案。
2024-01-30 hep-ex physics.ins-det
Module production of the one-arm AFP 3D pixel tracker
ATLAS正向质子（AFP）探测器旨在识别LHC碰撞中一个或两个质子完整出现的事件。AFP将包括一个跟踪探测器，用于测量质子的动量，以及一个飞行时间系统，用于减少多个质子-质子相互作用的背景。经过长时间的鉴定，AFP跟踪器选择了3D硅像素传感器。传感器于2014年在CNM（巴塞罗那）生产。跟踪器模块组装和质量控制于2015年在IFAE进行。2016年2月，在LHC隧道中组装了第一个AFP臂和随后的安装。本文重点介绍了AFP跟踪器的像素模块的制作工艺。
2016-12-19 hep-ex physics.ins-det
The Monopix chips: Depleted monolithic active pixel sensors with a column-drain read-out architecture for the ATLAS Inner Tracker upgrade
设计并测试了两种完全同步列漏读出结构的耗尽型单片CMOS有源像素传感器（DMAPS）原型：LF-Monopix和TJ-Monopix。这些芯片是研发工作的一部分，旨在为HL-LHC ATLAS内部跟踪器适当实现CMOS DMAPS。LF-Monopix采用150 nm CMOS工艺在高阻衬底（>2 k $Ω\,$ cm）上开发，而TJ-Monopix采用改进的180 nm CMOS工艺制造，具有1 k $Ω\,$ cm外延层用于耗尽。这些芯片在其前端设计、偏置方案、像素间距、收集电极相对于像素尺寸的尺寸（分别为大电极设计和小电极设计）以及读出电子器件在这种电极内的放置方面不同。在减薄至100 $\mathrmμ$ μ m并在LF-Monopix中进行额外的背面处理以实现总体积耗尽之后，两个芯片都可以运行。在这项工作中的结果包括测量其泄漏电流，噪声，阈值色散，响应最小电离粒子和效率在测试束运动。此外，中子辐照后的测量结果与剂量的$1\times10^{15}\,\mathrm{n_{eq} / cm}^{2}$和其对未来设计的影响进行了讨论。
2019-04-25 physics.ins-det
A Method to check the Connectivity for the ATLAS TRT Detector
我们报告的技术开发诊断非工作读出通道的过渡辐射跟踪器（TRT），三个内部探测器的ATLAS实验之一。从一个详细的研究，我们表明，99.6%的TRT端盖探测器的读出通道是完美的操作。
2005-10-14 physics.ins-det
ATLAS Upgrade for the HL-LHC: meeting the challenges of a five-fold increase in collision rate
随着LHC在7 TeV成功收集数据，计划正在积极推进一系列升级，最终导致大约10年后的高亮度LHC（HL-LHC）项目中LHC设计亮度的五倍。处理高瞬时和积分亮度将需要对ATLAS探测器进行许多更改。这些设计正在迅速发展，包括一个全新的内部跟踪器，量热计和μ子系统的重大变化，以及改进的触发器。本文总结了在HL-LHC的预期环境和各种改进的ATLAS探测器的状态。
2012-01-26 hep-ex physics.ins-det
Achievements of the ATLAS Upgrade Planar Pixel Sensors R&D Project
为了扩展LHC的物理范围，计划对加速器进行升级，将积分亮度提高到3000 fb^-1以上，并将每个束流交叉的堆积提高5到10倍。为了应对不断增加的占用和辐射损伤，ATLAS实验计划在HL-LHC升级中引入全硅内部跟踪器。为了研究像素传感器是否适用于升级后的跟踪器，ATLAS升级平面像素传感器研发项目（PPS）由19个研究所和80多名科学家组成。主要的研究领域是性能评估的平面像素传感器与不同的设计和基板厚度高达HL-LHC的注量，实现超薄或主动边缘，以提供低几何效率，而无需叠瓦的模块和探索的可能性，降低成本，使仪器的大面积。本文概述了该研发项目的最新成果和正在进行的工作。
2013-10-21 physics.ins-det
First stave results towards mitigating sensor fracturing with interposers in the ATLAS ITk strips barrel
本文针对ATLAS ITk条形桶模块热循环导致的硅传感器破裂问题，测试了多种缓解策略，发现内置额外kapton层能使69/70模块在-70°C测试中存活。
2025-08-25 hep-ex physics.ins-det
System Integration of ATLAS ITK Pixel DCS ASICs
本文介绍ATLAS二期升级中ITK像素探测器DCS ASIC的系统集成，涵盖MOPS-HUB硬件、FPGA固件规格、集成计划及辐照计划。
2022-10-28 hep-ex physics.ins-det
X-Ray Scanner for Atlas Barrel TRT Modules
用于ATLAS桶式过渡辐射跟踪器（TRT）模块增益映射的X射线扫描仪是汉普顿大学出于质量保证目的开发的。TRT模块的每个吸管的气体增益变化用于决定是否应移除或重新串接电线，并评估整体模块质量。
2004-09-20 physics.ins-det
Track-Based Alignment of the Inner Detector of ATLAS
ATLAS是LHC的一个多用途实验。ATLAS的跟踪系统，嵌入在一个2 T的螺线管领域，是由不同的技术：硅平面传感器（像素和微带）和漂移管。用于调整ATLAS跟踪器的程序和使用在2010年和2011年期间使用LHC质子-质子碰撞运行在7 TeV的数据记录的对齐的结果。校准的验证是通过测量校准观测值以及许多其他物理观测值，特别是在很宽的质量范围内的共振不变质量。来自Z和W的电子的E/p分布也被广泛使用。结果表明，经实际数据对准后，对准常数的精度可达5 μm左右。由于对准引起的系统误差对物理结果的影响正在研究之中。
2012-01-24 hep-ex physics.ins-det
The Optosystem: validation and testing of the high-speed electro-optical conversion system for the readout of the ATLAS ITk Pixel upgrade
本文介绍了用于ATLAS ITk像素探测器升级读出的高速电光转换系统Optosystem，重点展示了数据传输链的性能结果及Optopanels的设计与测试。
2024-02-13 hep-ex physics.ins-det
