A DAQ System for Linear Collider TPC Prototypes based on the ALEPH TPC Electronics
在高能线性正负电子对撞机的国际研究中，有几个小组正在开发和测试线性对撞机TPC的原型。该探测器计划用作这种机器的探测器跟踪系统的中心部分。在本说明中，我们描述了一个DAQ系统，它已被开发用于TPC原型的测试。它是基于欧洲核子研究中心ALEPH实验中使用的电子设备。
2004-07-22 physics.ins-det
Developing a Monolithic Silicon Sensor in a 65 nm CMOS Imaging Technology for Future Lepton Collider Vertex Detectors
本文介绍DESY Tangerine项目开发65 nm单片CMOS有源像素传感器，通过TCAD与蒙特卡罗仿真及测试芯片测量优化设计，以满足未来轻子对撞机顶点探测器对时间和空间分辨率的要求。
2023-03-31 physics.ins-det
Towards Foundation Models for Experimental Readout Systems Combining Discrete and Continuous Data
William \& Mary, Department of Data Science（威廉玛丽大学数据科学系）
本文提出面向核物理实验的原型基础模型，通过分离离散与连续词表、因果多头交叉注意力、连续运动学条件嵌入和专家混合，实现切伦科夫光子像素与时间序列的高保真生成，并泛化到粒子鉴别与噪声过滤任务。
2025-07-18 cs.LG hep-ex nucl-ex
Scintillator Strip ECAL Optimization
CALICE合作正在开发一种使用小闪烁体条带的颗粒电磁量能器，用于未来的线性对撞机实验。在粒子流方法中的~ 10^7通道ECAL的开发中，CALICE正在开发一个技术原型，每个180 x 180 mm^2基板单元上有144个5 x 45 x（1 - 2）mm^3条，同时在建立具有所需性能的物理原型之后，开发闪烁体条和像素化光子探测器的设计及其耦合。本文还提出了一种在这种ECAL中进行事件重构的方法。
2014-04-07 hep-ex physics.ins-det
The CALICE Software Framework and Operational Experience
CALICE合作正在为未来的线性对撞机开发量热计，并在测试束的工作中收集了大量的物理数据。为了分析这些数据，应用了线性对撞机探测器研究可用的标准软件。该软件提供了原始数据的重建，模拟，数字化和数据管理，这是基于网格工具。用于分析的数据格式与通用直线对撞机软件兼容。此外，现有的框架，如马林被雇用的CALICE软件的需求。本文介绍了该软件框架的结构和特点，以及应用该软件计算梁试验数据的结果。
2010-11-22 physics.ins-det
Development of Imaging Calorimetry
本文将继续努力为未来的对撞机和/或升级现有的探测器开发成像量热计。成像量热仪提供了超出其与粒子流算法结合应用的大量优势。需要进一步的研发，将第一代原型变成可行的碰撞束实验探测器。
2013-08-27 physics.ins-det
Simulations of Silicon Radiation Detectors for High Energy Physics Experiments
硅辐射探测器是当前和计划中的高能物理对撞机实验的一个组成部分。这些探测器的模拟对于决定操作配置、进行精确的数据分析和开发未来的探测器是必不可少的。在本白皮书中，我们简要回顾了现有的工具，并讨论了未来需要研究和开发的挑战，以便能够应对大型强子对撞机和未来强子对撞机（如FCC-hh和SPPC）的高亮度运行的可预见的极端辐射环境。
2022-12-29 hep-ex physics.ins-det
Hardware-Aware Tensor Networks for Real-Time Quantum-Inspired Anomaly Detection at Particle Colliders
SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本文提出一种面向硬件的张量网络，用于在粒子对撞机中实现实时量子启发异常检测，展示了空间矩阵积算符（SMPO）在检测超出标准模型物理中的有效性，并探讨了其在资源受限环境中的应用潜力。
2026-03-27 cs.LG hep-ph physics.ins-det
Studies of Cherenkov Photon Production in PbF$_2$ Crystals using Proton Beams at Fermilab
本文介绍面向未来轻子及 μ 子对撞机的晶体电磁量能器研发项目的初步结果，重点利用费米实验室质子束研究 PbF2 晶体中的切伦科夫光收集。
2024-12-05 physics.ins-det
Air cooling for Vertex Detectors
顶点探测器是未来线性e+e对撞机的关键探测器，因为它们必须给出来自相互作用点的任何传出带电粒子的最准确位置。DEPFET合作正在开发一种新型的像素传感器，提供非常低的噪声和高空间分辨率。为了精确地确定轨道和顶点位置，必须通过最小化传感器、冷却和支撑结构中的材料来减少检测器中的多次散射。一种新的冷却方法吹空气的传感器已经开发和测试。它已应用于Belle-Ⅱ探测器的设计和构造，并可能用于直线对撞机的新一代顶点探测器。
2012-02-28 hep-ex physics.ins-det
Precision Inclusive Higgs Physics at $e^+e^-$ Colliders With Tracking Detectors and Without Calorimetry
未来$e^+e^-$对撞机计划的主要目标是精确测量希格斯玻色子的性质。出于实际原因，确定达到这一目标和其他科学目标所需的最小探测器规格集是有意义的。这种信息可能有助于为整个对撞机项目制定一个分阶段的方法，其最初的低成本版本侧重于实现一些主要的科学目标。在这里，我们调查的精度可获得的$e^+ e^- \rightarrow Z h \rightarrow μ^+ μ^- X$包容性截面和希格斯玻色子质量使用的双μ子反冲法，考虑到探测器，只有一个内部的跟踪系统内的螺线管磁场，周围有许多核相互作用长度的吸收材料，和外部μ子识别系统。我们发现，在这些测量中实现的灵敏度与这样的跟踪检测器相比，预期的一般用途的检测器与额外的电磁和强子量能计系统仅略有减少。这种差异主要是由于多光子背景不容易被跟踪探测器拒绝。我们还评论的前景类似的测量的包容性截面$σ( e^+ e^- \to Z h \to e^+ e^- X)$。最后，我们研究搜索轻标量利用双μ子反冲方法，估计投影范围与跟踪和通用探测器。
2018-12-19 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Measurements of Charge Transfer Inefficiency in a CCD with High-Speed Column Parallel Readout
在过去的二十年里，电荷耦合器件（CCD）已成功地用于几个高能物理实验。它们的高空间分辨率和薄敏感层使其成为研究短寿命粒子的绝佳工具。线性对撞机味道识别（LCFI）合作正在开发列并行CCD（CPCCD），用于未来线性对撞机的顶点探测器。CPCCD的读取速度比标准CCD快许多倍，大大提高了它们的操作速度。建立了一个测量电荷转移效率（CTI）的实验台。CTI的研究已经在一系列的读出频率和工作温度下进行。
2008-11-15 physics.ins-det
CALICE Second Generation AHCAL Developments
CALICE协作组正在开发和调试一个强子夹层量能器的技术原型，该量能器有大约2 500个衍射板，由多像素硅光电倍增器分别读出。AHCAL的新原型旨在证明建立一个具有完全集成的电子设备的量热计的可行性，以满足国际直线对撞机实际探测器的限制。这里报告了原型的概念以及在DESY正在进行的试验束活动中获得的第一批结果。
2010-07-14 physics.ins-det
Comparison of Measurements of Charge Transfer Inefficiencies in a CCD with High-Speed Column Parallel Readout
在过去的二十年里，电荷耦合器件（CCD）已成功地用于几个高能物理实验。它们的高空间分辨率和薄敏感层使其成为研究短寿命粒子的绝佳工具。线性对撞机味道识别（LCFI）合作一直在为未来线性对撞机的顶点检测器开发列并行CCD，其读取速度比标准CCD快许多倍。最近的研究是设计，以减少CCD的门间电容和时钟电压所需的驱动it.A的比较研究的测量电荷转移效率低的值之间的工作温度范围内的我们以前的和新的结果。
2009-11-30 physics.ins-det
GEM Studies for LCTPC
LCTPC合作正在为未来的线性对撞机开发一个时间投影室（TPC）。在ILC探测器的ILD概念中，TPC被预见为主要跟踪设备。为了在阳极上获得可测量的信号，由穿过TPC的带电粒子产生的初级电子必须倍增。为此目的，可以使用气体电子倍增器（GEM）。DESY FLC小组对这些GEM进行了研究，并在下文中介绍。
2009-01-30 hep-ex physics.ins-det
Simulation Study of FPCCD Vertex Detector
我们正在为国际直线对撞机（ILC）研制一个像素尺寸为$5 \times 5$ $μ$ m $^{2}$的精细像素CCD（FPCCD）顶点探测器。为了评估FPCCD顶点检测器的性能并优化其设计，有必要开发专用于FPCCD的软件。因此，我们开始为FPCCD开发软件。在这篇文章中，研究的状态报告。
2010-06-17 hep-ex 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
SynradG4: A Geant4-Based Extension for Synchrotron Radiation Background Studies in the ePIC Detector at the Electron-Ion Collider
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
SynradG4是专为EIC设计的Geant4扩展模块，用于在真空中快速跟踪光子并评估ePIC探测器的同步辐射背景。
2026-10-20 physics.acc-ph physics.ins-det
Modeling of Charge Transfer Inefficiency in a CCD with High Speed Column Parallel Readout
在过去的二十年里，电荷耦合器件（CCD）已成功地用于几个高能物理实验。它们的高空间分辨率和薄敏感层使其成为研究短寿命粒子的绝佳工具。线性对撞机味道识别（LCFI）合作正在开发列并行CCD（CPCCD），用于未来线性对撞机的顶点探测器。CPCCD的读取速度比标准CCD快许多倍，大大提高了它们的操作速度。本文提出了一个计算电荷转移效率的解析模型。用分析模型确定的CTI值与全TCAD模拟的CTI值基本一致。分析模型允许有效地研究CTI在读出频率、工作温度和占用率等参数上的变化。
2008-11-17 physics.ins-det
SND data acquisition system upgrade
SND探测器的数据采集系统在e+e对撞机VEPP-2000上成功运行了四个数据采集季节（2010-2013年）。目前，对撞机已关闭进行计划重建，预计将使VEPP-2000的亮度和来自SND探测器电子设备的数据流增加10倍。由于目前的数据采集系统实施（电子和计算机部分）没有足够的储备在新的环境中选择事件而不影响质量，因此需要升级系统。在这里，我们报告的主要SND数据采集系统的升级，其中包括开发新的电子数字化和数据传输，数据网络的完全重新设计，DAQ计算机农场处理能力的增加，使事件建设过程的并发。这些措施将使我们能够从最拥挤的检测器子系统并行收集数据流，与当前情况形成对比。我们还想讨论在未来实施全软件触发解决方案的可能性。
2014-04-02 hep-ex physics.ins-det
Latest vertex and tracking detector developments for the future Electron-Ion Collider
本文介绍EIC ePIC合作组顶点与径迹探测器的参考设计、最新几何优化、MAPS/MPGD/AC-LGAD技术选型、模拟性能及研发进展。
2023-05-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Development of Pixelated Capacitive-Coupled LGAD (ACLGADpix) Detectors
High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；University of Tsukuba（筑波大学）
本文介绍了开发具有高时间精度和空间分辨率的像素化ACLGADpix探测器，展示了其在高亮度LHC实验中的应用潜力。
2026-04-01 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
Cosmic test of sTGC detector prototype made in China for ATLAS experiment upgrade
随着希格斯粒子的发现，大型强子对撞机复合体将分几个阶段升级，使光度增加到$7 \times 10^{34}cm^{-2}s^{-1}$。为了使ATLAS探测器在升级后适应更高光度的环境，ATLAS μ子端盖系统的一部分--小轮将被新小轮取代。新的小轮包括两种类型的探测器：小条薄间隙室和Micromegas。作为ATLAS合作项目的一部分，山东大学参与了ATLAS新小轮的建设，开发、生产和测试了部分小条薄间隙室的性能。本文介绍了山东大学小条形薄间隙电离室的建造和宇宙线测试。
2018-08-29 hep-ex physics.ins-det
Time Projection Chamber as Inner Tracker for Super Charm-Tau Factory at BINP
目前，Budker INP正在开发一个超级Charm-Tau工厂项目，该项目包括一个亮度为$10^{35}$，cm $^{-2}$ s $^{-1}$的高亮度对撞机和一个通用磁探测器。探测器的跟踪系统将包括内部跟踪器（IT）和漂移室（DC）。IT的一个选项是时间投影室（TPC）。TPC的优点是高空间分辨率和通过记录dE/dx损失的颗粒识别能力。然而，使用时间投影室意味着严重的挑战。例如，TPC必须同时处理来自数千个事件的轨迹并保持巨大的数据速率。这项工作描述了在各种气体混合物的传输特性的蒙特卡罗研究提出TPC的结果。此外，离子回流的模拟及其对空间分辨率的影响也将被报道。
2020-05-20 physics.ins-det
The ePIC Silicon Vertex Tracker: Design and Status
INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
ePIC合作组开发硅顶点跟踪器用于EIC强相互作用研究，采用MAPS技术实现高精度跟踪和微顶点重建。
2026-01-14 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Variable Rate Neural Compression for Sparse Detector Data
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of California, Los Angeles（加利福尼亚大学洛杉矶分校）；Stony Brook University（石溪大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
针对 sPHENIX 实验中 TPC 稀疏探测器数据的高效压缩问题，本文提出基于稀疏卷积关键点识别的 BCAE-VS 算法，在压缩比提升 10% 的同时将重建精度提高 75%，且模型规模缩小两个数量级以上，并验证了吞吐量随稀疏性增加而提升。
2024-11-18 cs.AI hep-ex nucl-ex
Infrastructure for Detector Research and Development towards the International Linear Collider
Eudet项目的启动是为了建立一个基础设施，用于开发和测试新的和先进的探测器技术，用于未来的线性对撞机。其目的是使各研究所能够进行实验和数据分析，否则由于缺乏资源而无法实现。基础设施包括分析和软件网络，以及用于跟踪检测器和量热法的仪器基础设施。
2012-01-23 hep-ex physics.ins-det
Nanodiamond photocathodes for MPGD-based single photon detectors at future EIC
我们正在开发气体光子探测器切伦科夫成像应用在未来的电子离子对撞机的实验。CsI在远紫外范围内转换光子，是迄今为止唯一与气体探测器兼容的光电转换器。由于其吸湿性，操作起来非常微妙：吸收的水蒸气分解了CsI分子。此外，其量子效率在离子轰击下降低。这些是寻求新颖的，不太精致的光电阴极材料适用于气体光子探测器的关键原因。氢化纳米金刚石颗粒层最近被提出作为替代材料，并显示出有前途的特性。纳米金刚石光电阴极与厚的基于GEM的探测器耦合的性能是我们正在进行的研发的目标。这些研究的第一阶段包括表征厚GEM涂覆有纳米金刚石层和其光转换性能的鲁棒性相对于轰击离子从气体检测器中的倍增过程。详细描述的方法，以及迄今为止在这些探索性研究中获得的所有结果。
2020-09-14 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Towards High-Efficiency Particle Detection Using Superconducting Microwire Arrays
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）；NASA Jet Propulsion Laboratory（美国宇航局喷气推进实验室）；University of Geneva（日内瓦大学）
本研究提出利用超导微波线阵列实现高效率粒子检测，通过改进材料厚度提升检测效率和时间分辨率，为未来加速器实验提供技术支撑。
2026-01-14 hep-ex physics.ins-det
Development of Large Area GEM Chambers
德克萨斯大学阿灵顿分校物理系的高能物理小组一直在开发气体电子倍增器（GEM）探测器，用作未来国际直线对撞机数字强子量热器（DHCAL）的灵敏能隙探测器。在这项研究中，两种原型GEM探测器进行了测试。一个具有30 × 30 cm 2有源区双GEM结构，具有3 mm漂移间隙、1 mm传输间隙和1 mm感应间隙。另一个在放大器级中具有两个2x2 cm 2 GEM箔，具有5 mm漂移间隙、2 mm传输间隙和1 mm感应间隙。我们目前的特点，这些探测器获得使用高能带电粒子，宇宙射线μ子和106 Ru和55 Fe放射性源。从55Fe测试中，我们观察到两个分离良好的X射线发射峰，并且在每个GEM电极上具有395 V的高电压的情况下测量到腔室增益超过6500。来自宇宙射线和106 Ru的光谱都符合朗道分布，正如最小电离粒子所预期的那样。我们还提出了高剂量暴露于辐射后的腔室性能以及增益和校正因子的压力依赖性。最后，我们讨论了第一套大规模GEM箔的质量测试结果，并讨论了建设大规模（100cm × 100cm）GEM探测器的进展和未来计划。
2011-10-19 hep-ex physics.ins-det
Application of Large Scale GEM for Digital Hadron Calorimetry
德克萨斯大学阿灵顿分校物理系的高能物理小组一直在开发气体电子倍增器（GEM）探测器，用作未来国际直线对撞机数字强子量热器（DHCAL）的灵敏能隙探测器。在这项研究中，两种原型GEM探测器进行了测试。一个具有30 × 30 cm 2有源区双GEM结构，具有3 mm漂移间隙、1 mm传输间隙和1 mm感应间隙。另一个在放大器级中具有两个2x2 cm 2 GEM箔，具有5 mm漂移间隙、2 mm传输间隙和1 mm感应间隙。我们目前的特点，这些探测器获得使用高能带电粒子，宇宙射线μ子和106 Ru和55 Fe放射性源。从55Fe测试中，我们观察到两个分离良好的X射线发射峰，并且在每个GEM电极上具有395 V的高电压的情况下测量到腔室增益超过6500。来自宇宙射线和106 Ru的光谱都符合朗道分布，正如最小电离粒子所预期的那样。我们还提出了高剂量暴露于辐射后的腔室性能以及增益和校正因子的压力依赖性。最后，我们讨论了第一套大规模GEM箔的质量测试结果，并讨论了建设大规模（100cm × 100cm）GEM探测器的进展和未来计划。
2011-10-19 hep-ex physics.ins-det
Level-1 pixel based tracking trigger algorithm for LHC upgrade
像素探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）紧凑型μ子螺线管（CMS）实验跟踪系统的最内层探测器。它精确地确定了事件的相互作用点（主顶点）和由于重味（$b$和$c$夸克）而可能的次顶点;它是整个跟踪系统的一部分，可以重建事件中带电粒子的轨迹，并与磁场结合来测量它们的冲量。像素检测器允许测量最靠近交互点的区域中的轨迹。基于Level-1（实时）像素的跟踪触发器是一种新型的触发系统，目前正在研究的LHC升级。一个重要的目标是开发能够在非常恶劣的环境中处理非常高的数据速率和高流量的实时跟踪重建算法。像素探测器在从大量事件堆积中精确识别罕见物理事件的主顶点方面具有特别重要的作用。在选择的实时级别添加像素信息的目的是帮助降低总级别1触发率，同时保持高选择能力。这对于高亮度LHC（HL-LHC）的实验升级是一个非常具有创新性和挑战性的目标。这里讨论的特殊情况是CMS实验。本文档描述了练习，重点是开发快速像素轨迹重建，其中像素轨迹使用基于根的仿真框架与1级电子对象匹配。
2015-10-13 physics.ins-det
Intelligent Pixel Detectors: Towards a Radiation Hard ASIC with On-Chip Machine Learning in 28 nm CMOS
针对未来高能对撞机海量数据挑战，开发了具备片上机器学习的28nm CMOS抗辐射读出ASIC，利用神经网络进行径迹预测，初步测试证实了在40MHz下实现数据压缩的可行性。
2024-11-12 hep-ex physics.ins-det
Investigation and improvements of the mechanical structure of Cylindrical GEMs for the BESIII experiment
气体电子倍增器（GEM）可以生产成大的箔并模制成不同的形状。创造圆柱层的可能性为在对撞机实验中使用这种探测器作为内部跟踪器提供了机会。一个关键的项目是在活性区具有低的材料预算，因此阳极和阴极的支撑结构必须是轻的。KLOE2合作已经建立了第一个圆柱形GEM探测器与蜂窝材料与碳纤维皮肤在高温下生产。BESIII正在开发一种具有电荷和时间读出功能的创新型CGEM探测器。在几个创新功能中，机械结构被设计成Rohacell和Kapton（PMI泡沫）的三明治。在将第一批探测器从意大利的施工现场运输到北京高能物理研究所之后，在其中一些探测器中观察到了一些故障，与探测器内部的GEM变形相一致。我们已经通过IHEP实验室提供的工业CT扫描和对损坏的探测器进行尸检进行了详细的研究。在这次演讲中，我们将回顾施工过程，运输，调查结果。设计并研制了一种新型的碳纤维与蜂窝材料室温组装支撑结构。碳纤维的厚度足够小以保持单个检测器层的材料预算低于辐射长度的0.5 $\%$，而机械鲁棒性结果超出了用于HEP的检测器的目的。第一个具有这种机械结构的探测器已经建成并运往IHEP，这次演讲还将介绍探测器运行的初步结果（例如电流稳定性，放电，温度和湿度相关性）。
2020-05-25 hep-ex physics.ins-det
AI-Assisted Detector Design for the EIC (AID(2)E)
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Catholic University of America（美国天主教大学）；Duke University（杜克大学）；Thomas Jefferson National Laboratory（托马斯·杰斐逊国家实验室）
本项目开发可扩展的分布式AI辅助框架AID(2)E，利用多目标优化和PanDA/iDDS系统，为EIC的ePIC探测器设计提供高效方案，并扩展至第二探测器及校准任务。
2024-05-28 cs.AI physics.ins-det
Science Requirements and Detector Concepts for the Electron-Ion Collider: EIC Yellow Report
本报告系统阐述EIC的物理目标、探测器性能需求及通用探测器概念，为建设两台互补探测器和相互作用区、揭示核子与原子核的胶子及自旋结构提供依据。
2021-10-27 hep-ex hep-ph nucl-ex
