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
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
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
Update on the high speed serializer ASIC development for ATLAS Liquid Argon calorimeter upgrade
基于商用0.25 μm蓝宝石上硅（SOS）CMOS工艺，我们一直在开发一种串行化专用集成电路（ASIC），用于ATLAS液氩量热计前端电子系统的升级。第一个原型，一个5 Gbps的16：1串行器已设计，制造，并在实验室环境中进行测试，并在200 MeV的质子束。试验结果表明，第一台样机达到了设计目标。第二个原型，双通道，每通道8 Gbps串行器正在开发中。布局后的模拟表明，8 Gbps是可以实现的。在本文中，我们提出的第一个原型的设计和测试结果和第二个原型的设计和状态。
2022-02-10 physics.ins-det
LOCx2, a Low-latency, Low-overhead, 2 x 5.12-Gbps Transmitter ASIC for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Trigger Upgrade
本文介绍了ATLAS液氩量热仪触发器升级的发射机专用集成电路LOCx 2的设计和测试结果。LOCx 2由两个通道组成，每个通道编码ADC数据的开销为14.3%，并以5.12 Gbps的速率传输串行数据，延迟小于27.2 ns。LOCx 2采用商用0.25 μ m硅/蓝宝石CMOS技术制造，采用100引脚QFN封装。LOCx 2的功耗约为843 mW。
2020-09-18 physics.ins-det
The Latency Validation of the Optical Link for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Trigger Upgrade
两个光数据链数据传输专用集成电路（ASIC），基线和备份，已被设计用于ATLAS液氩（LAr）量热计第一阶段触发升级。每个ASIC的延迟以及在后端现场可编程门阵列（FPGA）中实现的其对应接收器的延迟是关键规格。在本文中，我们提出了延迟测量和模拟两个ASIC。测试结果表明，两种ASIC均达到了设计目标，并满足延迟规格。仿真和测量之间的一致性验证了ASIC延迟特性。
2020-09-14 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
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
Two low-power optical data transmission ASICs for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter readout upgrade
ATLAS液氩量热计第一阶段升级中，前端光学数据传输需要串行化ASIC和VCSEL驱动ASIC。基准ASIC是串行器LOCx 2和VCSEL驱动器LOCld，采用0.25 μm硅蓝宝石（SoS）CMOS技术设计，功耗分别为843 mW和320 mW。基于130 nm CMOS工艺，我们设计了两个引脚到引脚兼容的备份ASIC，LOCx 2 -130和LOCld-130。它们的功耗比同类产品低得多，而其他性能，如延迟，数据速率和辐射耐受性，满足第一阶段升级的要求。我们提出了LOCx 2 -130和LOCld-130的设计。最后给出了LOCx 2 -130的测试结果。
2020-09-14 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
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
Upgraded photon calorimeter with integrating readout for Hall A Compton Polarimeter at Jefferson Lab
杰斐逊实验室A厅的康普顿偏振计的光子臂已经升级，允许电子束偏振测量精度优于1%。数据采集系统（DAQ）现在包括一个积分模式，它消除了原始计数DAQ设置中固有的几个系统不确定性。的光子量热计已被取代的Ce掺杂的GSO晶体，它具有明亮的输出和快速响应，并使用新的积分方法在电子束能量从1到6 GeV的测量工作良好。
2011-08-24 physics.ins-det
Autoencoder-based time series anomaly detection for ATLAS Liquid Argon calorimeter data quality monitoring
University of Geneva（日内瓦大学）
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
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
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
Neutron Irradiation and Electrical Characterisation of the First 8" Silicon Pad Sensor Prototypes for the CMS Calorimeter Endcap Upgrade
本研究针对CMS高粒度量能器升级需求，开展了8英寸硅pad传感器的中子辐照与电学表征，完成了研发关键里程碑并给出了传感器电学特性结果。
2022-09-21 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
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
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
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
QCALT: a tile calorimeter for KLOE-2 upgrade
DA $Φ$ NE机器布局的升级需要修改KLOE-2内部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计。为了改善光子撞击四极子的$K_L\to 2π^0$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cm的量热计。为了满足这些要求，我们正在设计一个瓦热量计，QCALT，其中每个单一的瓦片读出的SiPM的总粒度为2400通道。我们展示了不同量热计组件的第一次测试。
2009-06-05 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
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
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
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
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
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
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
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
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
CMS-HF Calorimeter Upgrade for Run II
CMS-HF量热仪在过去几年中一直在进行重大升级，以缓解运行I期间遇到的问题，特别是PMT和读出系统。在这张海报中，将解释安装在探测器中的旧光电倍增管引起的问题及其解决方案。最初，使用具有较厚窗口的常规PMT，导致较大的切伦科夫辐射。而不是来自探测器的通过光纤的光，通过PMT本身的杂散μ子在PMT窗口中产生切伦科夫辐射，导致错误的大信号。通常，大信号是量热计中非常高能量粒子的结果，并且被标记为重要的。因此，这些所谓的窗口事件会生成错误的触发器。选择具有较薄窗口的四阳极光电倍增管以减少这些窗口事件。额外的通道也有助于通过比较不同PMT通道的输出的算法来消除此类剩余事件。在LHC运行的EYETS 16/17期间，安装了对读出系统进行修改的最后组件，即双通道前端电子卡。HF量热仪的全面升级，包括运行II的准备工作，将在这张海报中讨论，对最终数据采集的可能影响。
2017-04-30 hep-ex physics.ins-det
SNOWMASS WHITE PAPER - SLHC Endcap 1.4<y<4 Hadron Optical Calorimetry Upgrades in CMS with Applications to NLC/T-LEP, Intensity Frontier, and Beyond
在LHC和SLHC的CMS实验中，HE端盖量热计1.4 <y <4中的塑料闪烁体和/或读出WLS光纤中的辐射损伤将需要在2018年之后进行修复。我们描述了一种替代方案，使用现有的黄铜吸收剂在端盖量热计，取代塑料闪烁体瓷砖与氟化钡瓷砖，或石英瓷砖涂有薄（1 - 5微米）的抗辐射pTerphenyl（pTP）或快速荧光粉ZnO：Ga的薄膜。这些瓦片将被读出的直线，平行WLS光纤耦合到明确的塑料包层石英光纤的证明抗辐射容易更换阵列。我们描述了第二种替代方案，其具有在新型模拟粒子流切伦科夫补偿量热计中延伸至1.4 <y <4的新吸收体矩阵，使用石英瓦片和闪烁（塑料、BaF 2或pTP/ZnO：Ga薄膜涂覆的石英或液体闪烁体）瓦片的双重读出，还使用耦合至透明石英传输光纤的平行WLS光纤的易于更换的阵列用于读出。模拟粒子流闪烁器-切伦科夫补偿量热计在NLC/T-LEP探测器和强度前沿探测器中有应用。
2013-08-23 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
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
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
Neutron and proton tests of different technologies for the upgrade of the cold readout electronics of the ATLAS Hadronic End-cap Calorimeter
与LHC的设计目标相比，HL-LHC的总积分亮度的预期增加因子为10，基本上消除了在ATLAS强子端盖量热计（HEC）的当前冷放大器处实现的辐射硬度的安全因子。新的抗辐射技术已经被研究出来：SiGe双极、Si CMOS FET和GaAs FET晶体管已经被中子辐照，其积分注量高达2.2 x 10^{16} n/cm ^2，被200 MeV质子辐照，其积分注量高达2.6 x 10^{14} p/cm ^2。晶体管参数的比较，如两种类型的照射的增益。
2013-01-16 hep-ex physics.ins-det
Silicon Photomultipliers in the CMS Upgrade
University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Nuclear Research（核物理研究所）
本文讨论硅光电倍增管在CMS探测器升级中的广泛应用，包括Phase I和Phase II阶段的实施，以及针对不同子探测器面临的挑战和解决方案。
2026-06-15 physics.ins-det
Status and Plans for the CMS High Granularity Calorimeter Upgrade Project
CMS合作正在准备为HL-LHC时代建造替换端盖量热计。顾名思义，新型高粒度量热计（HGCAL）是一种高粒度采样量热计，具有约600万个硅传感器通道（约1000个通道）。1.1cm 2或0.5cm 2单元）和用片上硅光电倍增器读出的闪烁体片的约25万个通道。量热计被设计用于在HL-LHC的恶劣辐射环境中工作，其中每个束团交叉的平均相互作用次数预计超过140。除了测量能量和能量沉积物的位置外，电子设备还被设计用于测量它们到达的时间，精度约为50 ps。本文总结了HGCAL背后的推理和想法，描述了该项目的现状，并强调了未来的一些挑战。
2021-11-24 hep-ex physics.app-ph 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
The CDF Calorimetry Upgrade for Run IIb
费米实验室Tevatron对撞机的物理学项目将继续探索粒子物理学的高能前沿，直到欧洲核子研究中心的LHC投入使用。主注入器提供的亮度增加将需要升级，超出Tevatron运行II物理程序第一阶段（运行IIa）的升级。CDF量热仪的升级包括：1）将中央量热仪正面的慢速气体探测器更换为更快的闪烁体版本，该闪烁体版本具有更好的分割效果，以及2）将计时信息添加到中央和EndPlug电磁量热仪中，以过滤宇宙射线和光束相关背景。
2003-10-30 physics.ins-det
Using machine learning to speed up new and upgrade detector studies: a calorimeter case
National Research University Higher School of Economics（国家研究型高等经济大学）；The Yandex School of Data Analysis（Yandex数据分析学院）
在本文中，我们讨论了先进的机器学习技术如何使物理学家在设计阶段对探测器的实际操作模式进行深入研究。所提出的方法可以应用于未来探测器和现有探测器的设计概念（CDR）和技术设计（TDR）阶段，如果升级。机器学习方法可以加速可能的检测器配置的验证，并将自动化整个检测器研发，这通常伴随着大量分散的研究。本文介绍了利用机器学习技术进行探测器研发的方法及其优化周期，重点介绍了LHCb探测器\cite{lhcls3}的电磁量能器升级项目。证明了电磁量能器的空间重构和到达时间特性。
2020-03-11 cs.LG hep-ex physics.comp-ph
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
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
Precision Calorimetry at HL-LHC: Upgrade of the CMS Electromagnetic Calorimeter
CMS探测器的电磁热量计（ECAL）在实验的物理程序中发挥了重要作用，在整个数据采集过程中提供了出色的性能。高亮度LHC将带来新的挑战。每束交叉的相互作用数量增加四到五倍将需要更高的时间分辨率和噪声抑制能力。由于这些原因，电子读数已完全重新设计。一个双增益跨阻抗放大器和一个ASIC提供两个160 MHz的ADC通道，增益选择和数据压缩将用于新的读出电子。触发决策将被移出检测器，并将由功能强大且灵活的FPGA处理器执行，从而允许应用更复杂的触发算法。升级后的ECAL将能够在整个HL-LHC中进行高精度的能量测量，并将大大提高10 GeV以上光子和电子的时间分辨率。
2021-06-08 hep-ex physics.ins-det
Development of COTS ADC SEE Test System for the ATLAS LAr Calorimeter Upgrade
耐辐射、高速、高密度和低功耗的商用现成（COTS）模数转换器（ADC）计划用于升级液氩（LAr）量热计前端（FE）触发读出电子器件。总电离剂量（TID）和单粒子效应（SEE）是COTS ADC需要表征的两个重要辐射效应。在我们的初始TID测试中，Texas Instruments（TI）的ADS5272在筛选了来自不同制造商的总共17个COTS ADC后被确定为性能最佳，其动态范围和采样速率满足FE电子器件的要求。ADS5272的另一个有趣特性是其6.5个时钟周期的延迟，这是17个候选产品中最短的。基于TID性能，我们设计了一个针对ADS5272的SEE评估系统，这使我们能够进一步评估其辐射耐受性。在本文中，我们提出了一个详细的设计ADS5272 SEE评估系统，并显示该系统的有效性，评估ADS5272 SEE特性在多次辐照试验。根据TID和SEE测试结果，ADS5272被选择用于全尺寸LAr触发数字化仪板（LTDB）演示器，该演示器将在2014年长周期1（LS1）期间安装在ATLAS热量计上。
2014-03-06 hep-ex physics.ins-det
Run 2 Upgrades to the CMS Level-1 Calorimeter Trigger
CMS Level-1热量计触发器正在分两个阶段升级，以保持LHC在第二次运行中增加堆积和瞬时亮度时的性能。在第一阶段中，使用改进的算法，包括逐事件堆积校正。重离子运行的新算法也已经开发出来。在第二阶段，更高的粒度输入和时间复用方法允许改进的位置和能量分辨率。升级的两个阶段的数据处理都是使用基于Xilinx Virtex-7的AMC卡进行的。
2015-11-18 hep-ex physics.ins-det
The CDF MiniPlug Calorimeters at the Tevatron
作为Tevatron对撞机Run II CDF升级的一部分，已经安装了两个MiniPlug量热计，用于测量CDF探测器3.6< |eta| <5.1的伪快度区域中粒子的能量和横向位置。检测器的性能和第一个结果从$\bar pp$碰撞数据。
2003-10-30 physics.ins-det
Leakage current of high-fluence neutron-irradiated 8" silicon sensors for the CMS Endcap Calorimeter Upgrade
研究高通量中子辐照下8英寸硅传感器的漏电流特性，用于CMS端帽calorimeter升级。
2026-07-27 physics.ins-det
