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
ATLAS silicon module assembly and qualification tests at IFIC Valencia
ATLAS实验旨在探测能量高达14 TeV的质子质子碰撞产生的粒子之间的相互作用，将于2007年在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上运行。本文讨论了在瓦伦西亚的费斯卡微粒研究所（IFIC）组装的ATLAS硅微带探测器的前向探测器模块的组装和质量控制测试。概述了结构和测试程序，并简要介绍了实验室设备。重点是在机械和电气稳定性方面实现的模块质量。
2007-09-03 physics.ins-det
Development of a Detector Control System for the ATLAS Pixel Detector
ATLAS实验的最里面部分将是一个像素探测器，包含大约1750个独立的探测器模块。检测器控制系统（DCS）需要处理数千个具有不同特性的I/O通道。pixel DCS的主要组成部分是冷却系统、电源和热联锁系统，负责像素传感器的最终安全性。ATLAS嵌入式本地监控板（ELMB）是一种带有CAN接口的多用途前端I/O系统，可用于多种监控任务。监控和数据采集（SCADA）系统将使用PVSS，这是CERN LHC实验选择的商业软件产品。我们报告的ATLAS像素DCS的不同积木的状态。
2001-10-31 physics.ins-det
Development of Edgeless Silicon Pixel Sensors on p-type substrate for the ATLAS High-Luminosity Upgrade
鉴于LHC的高亮度阶段（HL-LHC）升级，ATLAS实验计划用全硅系统取代内部探测器。n-in-p块体技术代表了大多数层的模块的有效解决方案，考虑到该选项的显著抗辐射性和降低的成本。仪表外层所需的大面积将需要平铺传感器，每个传感器边界处的低效区域需要减小到最小尺寸的解决方案。本文报道了ATLAS LPNHE巴黎集团和FBK Trento的一个联合研发项目，该项目基于FTK提供的深沟槽工艺，设计了一种新型的n-in-p无边平面像素。
2013-10-21 physics.ins-det
Measurements of Spatial Resolution of ATLAS Pixel Detectors
在光束中测试了为ATLAS实验开发的标准和辐照硅像素探测器。数字和模拟的分辨率进行了确定比较的位置测量的微带望远镜和像素检测器。数字分辨率为10 μ m，模拟分辨率为6 μ m（照射前）和10 μ m（照射后），而不减去由望远镜确定的位置上的误差。
2000-12-19 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
The ATLAS Pixel Detector
ATLAS跟踪系统最内层的ATLAS像素探测器的研制进展顺利。因为像素检测器将对ATLAS轨迹和顶点重建做出重要贡献。该探测器由相同的传感器芯片混合模块组成，在中心的三个桶中排列，在前方区域的两侧各有三个圆盘。探测器靠近相互作用点的位置要求所有部件具有出色的抗辐射性、机械和热稳定性、良好的长期稳定性以及较低的材料预算。最后的探测器布局，生产模块的新结果和装配状态。
2005-08-05 physics.ins-det
Front-End electronics and integration of ATLAS pixel modules
ATLAS像素探测器的快速读出电子设备已成功开发和测试。主要关注的是在LHC恶劣的辐射环境中在25 ns内检测5，000个电子数量级的小电荷的能力，以及应对Pixel探测器8000万个通道产生的大量数据的挑战。为了集成50微米间距的混合像素检测器，已经开发出使用铅锡或铟凸点的可靠凸点接合技术，并且已经成功地进行了大规模生产的测试。
2004-01-21 physics.ins-det
The ATLAS Pixel Insertable B-Layer (IBL)
ATLAS探测器将进行升级，以实现LHC的更高强度运行。在所谓的第一阶段运行之前，预计2016年将长期关闭。一个新的像素层，称为可插入B层（IBL），将被插入在现有的像素探测器和一个新的（更小半径）光束管之间的半径约为3.2厘米。IBL需要开发几种新技术来应对增加的辐射水平和像素占用，以及改善现有像素探测器的物理性能。IBL项目为整个ATLAS跟踪器的第二阶段升级提供了一个技术测试，其亮度约为10^35 cm^-2 s ^-1。该项目的概述，特别强调IBL布局和预期的性能，以及模块开发，包括杂交技术。
2010-12-13 physics.ins-det
Measurements and TCAD simulation of novel ATLAS planar pixel detector structures for the HL-LHC upgrade
LHC加速器复合体将在2020-2022年之间升级为高亮度LHC，以大大增加各种物理分析的统计数据。为了在这些具有挑战性的新条件下运行，并保持在轨道重建和顶点定位方面的出色性能，ATLAS像素检测器必须进行大幅升级，并预计将进行全面更换。通过在洁净室中对测试结构进行表征以及使用技术计算机辅助设计（TCAD）进行模拟，优化了新型像素设计的处理技术。讨论了一种研究通过像素器件的非垂直轨迹的方法。比较TCAD模拟与二次离子质谱（SIMS）测量，以调查结构的掺杂分布和验证模拟过程。
2015-04-08 physics.ins-det
An FPGA-based Data Aggregator for the New ATLAS ITK Pixel DCS
针对ATLAS二期升级中新型ITK像素探测器的监测数据传输需求，研发了基于FPGA的MOPS-Hub接口实现数据聚合，并提出单粒子翻转缓解策略，同时给出了质子辐照测试结果。
2024-11-01 physics.ins-det
Optical Readout in a Multi-Module System Test for the ATLAS Pixel Detector
欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机ATLAS实验的最里面部分将是一个像素探测器。探测器的命令信息和读出数据通过光学数据路径传输。读出链由许多在世界各地生产的组件组成，必须在像素探测器中协同工作。为了验证这些部件是否按预期一起工作，已进行了系统测试。本文介绍了系统测试设置和读出链的操作。此外，给出了使用最终像素探测器读出链的一些测试结果。
2005-10-27 physics.ins-det
ATLAS IBL Pixel Upgrade
ATLAS探测器的升级将经历向超级LHC升级的不同阶段。像素探测器的第一次升级将包括建造一个新的像素层，该层将在LHC机器第一次关闭期间安装（LHC第一阶段升级）。新的探测器称为可插入B层（IBL），将插入现有的像素探测器和半径为3.3 cm的新（较小半径）射束管之间。IBL将需要开发几种新技术，以应对辐射或像素占用的增加，并通过减少像素尺寸和材料预算来提高物理性能。三种不同的有前途的传感器技术（平面硅，三维硅和金刚石）目前正在研究的像素检测器。本文介绍了该项目的概况，特别强调了像素模块。
2011-04-11 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
Development of Integration-Type Silicon-On-Insulator Monolithic Pixel Detectors by Using a Float Zone Silicon
在本文中，我们描述了单片像素探测器的发展，通过使用硅绝缘体（SOI）技术的X射线和带电粒子的应用。探测器基于0.2 μ mCMOS全耗尽SOI工艺（Lapis Semiconductor Co.，有限公司）。SOI晶片由用于传感的厚的高电阻率衬底和用于CMOS电路的薄的低电阻率Si层组成。我们开发了集成型SOI像素探测器INTPIX 4，主要用于X射线成像;它由浮区（FZ）或直拉（Cz）硅片制成。自2005年以来，Cz SOI探测器首次使用。2011年后，FZ SOI探测器成功制造。本文叙述了用FZ硅制作SOI单片像素探测器的最新进展和测试结果，并与用CZ硅制作的结果进行了比较。
2018-04-10 physics.ins-det
SLID-ICV Vertical Integration Technology for the ATLAS Pixel Upgrades
我们提出的75 μ m厚的n-in-p传感器和ATLAS FE-I3芯片，与SLID（固液互扩散）技术互连的像素模块的表征的结果。这种技术，在Fraunhofer-EMFT开发，探索作为一种替代的凸点焊接工艺。这些模块的设计是为了证明一个非常紧凑的探测器的可行性，将在未来的ATLAS像素升级，利用垂直集成技术。此模块概念还设想芯片间通孔（ICV）以从芯片的背侧提取信号，从而相对于本像素模块设计实现更高比例的有效面积。在演示模块的情况下，ICV被蚀刻在FE-I3芯片的原始引线键合焊盘上。在具有ICV的模块中，FE-I3芯片将减薄至50 μ m。介绍了ICV制备的状态。
2012-02-29 physics.ins-det
Development of 3D-DDTC pixel detectors for the ATLAS upgrade
我们报告的n-对-p，三维双面双列（3D-DDTC）像素探测器的发展FBK-irst（特伦托，意大利）制造和面向ATLAS升级。所考虑的制造技术比具有主动边缘的全3D探测器所需的制造技术更简单，但是探测器效率和辐射硬度关键地取决于柱状电极重叠，并且应该仔细评估。这些传感器（每像素2、3或4列）与ATLAS FEI 3读出芯片的第一批组件已在实验室中进行了测试。选择的结果与放射源的电气和功能特性进行了讨论。
2009-10-19 physics.ins-det
System Tests of the ATLAS Pixel Detector
大型强子对撞机（LHC）的ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS）实验的最里面的部分将是一个像素探测器，目前正在建设中。一旦安装到实验区，进入将受到极大限制。为了确保集成探测器组件按预期运行，包括电源和监控系统、光学读出和像素模块本身的一部分探测器已经在实验室环境中组装和运行，用于我们所称的系统测试。这些测试的结果。
2006-01-05 physics.ins-det
Thin n-in-p planar pixel modules for the ATLAS upgrade at HL-LHC
ATLAS实验将对跟踪系统进行重大升级，因为预计LHC（HL-LHC）的高亮度阶段将于2025年左右开始。薄的平面像素模块是有希望的候选人，仪器新的像素系统，由于减少的贡献，材料预算和高电荷收集效率照射后。新的设计的像素单元，具有优化的偏置结构，已实现在n-in-p平面像素生产与传感器厚度为270微米。使用束流测试，在命中效率的增益作为接收到的辐照注量的函数进行了研究。未来的薄平面像素传感器的生产前景将进行讨论，重点是薄传感器的厚度为100和150 μ m和一种新的设计与优化的偏置结构和小像素单元（50 μ m × 50 μ m和25 μ m × 100 μ m）。这些尺寸是预见到的新的ATLAS读出芯片在65纳米CMOS技术和精细分割将代表在HL-LHC的像素系统的前向区域中的跟踪的挑战。为了预测50 μ m × 50 μ m像素在高eta下的性能，在相对于短像素方向的高入射角下的射束测试中，在照射之前和之后研究了FE-I4兼容平面像素传感器。将显示簇形状、电荷收集和命中效率的结果。
2016-05-02 physics.ins-det
Characterization and Performance of Silicon n-in-p Pixel Detectors for the ATLAS Upgrades
现有的ATLAS跟踪器将在粒子注量为10^15 neq/cm ^2（LHC）的情况下达到其功能极限。因此，对于像计划中的可插入B层（IBL）和增加LHC亮度（超级LHC）的情况下更小半径的升级，需要开发新的结构和材料，以应对由此产生的粒子注量。N-in-P硅器件是用于跟踪探测器以实现这些目标的有希望的候选者，因为它们是抗辐射的，成本有效的，并且在辐射后不反转类型。介绍了由CiS公司（德国Erdom）在300 μm厚浮区材料上进行的基于MPP/HLL设计的n-in-p像素生产的特点，并给出了传感器和单片机模块（SCM）的电学性能，包括噪声、电荷收集效率以及用MIP和241 Am源进行的测量。SCM内置传感器，连接到ATLAS读出芯片FE-I3的电流。的表征已进行与ATLAS像素读出系统，照射前和照射后的24 GeV/c质子。此外，初步测试束的跟踪效率和电荷收集，获得与SCM的结果进行了讨论。
2011-04-17 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
BDAQ53, a versatile pixel detector readout and test system for the ATLAS and CMS HL-LHC upgrades
BDAQ53是RD53系列混合像素探测器读出芯片的读出系统和验证框架。这些芯片是为ATLAS和CMS实验的内部跟踪探测器升级而设计的。BDAQ 53用于需要多功能性和快速定制的应用中，例如实验室测试环境，测试光束活动和质量控制测量的永久设置。它由定制和商业硬件、基于Python的软件框架和FPGA固件组成。BDAQ 53是作为开源软件开发的，软件和固件都托管在公共存储库中。
2020-10-05 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
Subpixel Mapping and Test Beam Studies with a HV2FEI4v2 CMOS-Sensor-Hybrid Module for the ATLAS Inner Detector Upgrade
高亮度大型强子对撞机的升级将对所有实验的跟踪系统提出前所未有的挑战。在CMOS工艺中设计的有源像素检测器的最新进展为使用无源传感器的成熟混合设计提供了有吸引力的替代方案。本文介绍了一个高压CMOS有源像素传感器的ATLAS跟踪器升级设计的研究。传感器被粘在可插入B层的读出芯片上。被测器件的像素比所附读出芯片的像素更小，输出信号中编码有关于命中CMOS像素的信息（子像素编码）。描述了将读出芯片中记录的命中映射到CMOS像素的测试光束测量，从而验证子像素编码。
2017-02-06 physics.ins-det
Local Support Assembly of the ATLAS Pixel Detector
ATLAS像素探测器的桶部分将由112个碳-碳结构组成，称为“板条”，每个板条上粘有13个混合探测器模块。无论是在机械精度还是热接触方面，对胶接的要求都很高。为了达到这种精度，在伍珀塔尔建造了一台定制的半自动贴片机，其精度可达数十微米。由于这是探测器组装的最后阶段，为严格的测试提供了机会，因此定义了评估机械和电气性能的详细程序。本说明概述了附加和测试的程序，并总结了生产的第一批结果。
2006-02-22 physics.ins-det
ATLAS IBL: a challenging first step for ATLAS Upgrade at the sLHC
随着LHC在7 TeV收集数据，计划已经推进了一系列升级，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。ATLAS探测器的升级将为HL-LHC做准备。像素探测器的第一次升级将是建造一个新的像素层，该层将在2013-14年LHC机器首次关闭期间安装。新的探测器称为可插入B层（IBL），将安装在现有的像素探测器和半径为3.2厘米的新的更小半径的光束管之间。IBL将需要开发几种新技术，以应对增加的辐射和像素占用，并通过减少像素尺寸和更严格的材料预算来提高物理性能。两种不同的和有前途的硅传感器技术（平面n-in-n和3D）目前正在调查的IBL。IBL模块的设计和这些传感器技术的资格的概述在此过程中。本文还总结了HL-LHC对ATLAS探测器的改进。
2011-09-15 physics.ins-det
Diamond Prototypes for the ATLAS SLHC Pixel Detector
未来强子对撞机的顶点探测器将需要处理大粒子注量。金刚石是一种特别抗辐射的材料，并表现出进一步的特性，使其成为这种探测器的有吸引力的材料。在RD42合作中，正在研究几种化学气相沉积金刚石样品，其形式为条带和像素探测器。虽然多晶金刚石样品的质量不断提高，生产晶片的可行性也得到了证明，但最近在CERN组装了单晶金刚石像素探测器，并在100 GeV粒子束中进行了表征。性能，检测效率，空间分辨率和电荷收集的结果一起报告在这里与最新的辐射损伤研究。
2009-10-02 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
Proposal and demonstration of germanium-on-silicon lock-in pixels for indirect time-of-flight based three-dimensional sensing
我们提出了使用硅上锗技术的间接飞行时间为基础的三维传感，并展示了一种新的锁定像素具有高量子效率和大的频率带宽。与硅像素相比，硅基锗像素在GHz频率范围内同时保持高量子效率和高解调对比度，这使得在室内和室外场景中始终具有出色的深度精度。物理模型，数值模拟，器件制造和表征，系统性能比较，激光安全性分析。我们的工作为高性能飞行时间测距仪和成像仪铺平了新的道路，并可能采用在硅像素操作窗口之外的更长近红外波长下操作的激光器。
2020-06-15 physics.ins-det
100ps time resolution with thin silicon pixel detectors and a SiGe HBT amplifier
研制了一种100 μ m厚的硅探测器，读出板面积为1 mm ~ 2，时间分辨率为亚纳秒级。耦合到一个专门开发的基于SiGe HBT技术的放大器，该探测器的特点是在H8光束线在欧洲核子研究中心SPS。用最少的电离粒子测量了硅探测器的时间分辨率，达到（106 ± 1）ps。
2015-11-13 physics.ins-det
Beam Test Studies of 3D Pixel Sensors Irradiated Non-Uniformly for the ATLAS Forward Physics Detector
具有穿透硅衬底的圆柱形电极的像素检测器（所谓的3D检测器）在辐射硬度方面提供优于标准平面传感器的优点，因为电极距离与体厚度解耦。近年来，3D传感器的开发取得了重大进展，最终在CNM（西班牙巴塞罗那）和FBK（意大利特伦托）进行的ATLAS可插入B层（IBL）升级的传感器生产达到了高潮。基于这一成功，ATLAS Forward Physics（AFP）实验选择了3D像素传感器技术作为跟踪探测器。AFP项目提出了一个新的挑战，因为需要减少与IBL有关的死区，以及传感器中辐射剂量分布的不均匀性。本文介绍了第一个AFP原型的电气特性和3D像素器件非均匀辐照的束流测试研究。
2015-04-21 physics.ins-det
Improving the Spatial Resolution of Silicon Pixel Detectors through Sub-pixel Cross-coupling
我们提出了一个概念，以提高硅像素探测器的空间分辨率，通过子像素交叉耦合，它引入了像素之间的定向电荷共享的实施。电荷收集电极被分割成子像素，并且每个子像素耦合到相邻像素的最近子像素。针对具有$50 μm \times 50 μm$像素和AC耦合子像素的模型传感器设计来评估这种耦合模式。一阶SPICE模拟，以确定可行的耦合强度，并评估对电荷收集效率的影响。耦合强度对空间分辨率的影响进行了研究，考虑到电荷云的演变，能量损失离散，电子噪声，和电荷检测阈值的专用模拟。使用简化的假设，例如垂直轨道和电荷收集电极之间没有间隙，与标准平面像素布局相比，获得了高达约$30\%$的空间分辨率的改进。
2020-07-23 physics.ins-det
ATLAS Experiment Pixel Detector Upgrades
ATLAS实验像素探测器升级计划的重点是新技术的开发，包括FE-I4读出集成电路。利用这项新技术的第一个升级项目是将于2013年安装在更换束管上的“可插入B层”（IBL）像素探测器。IBL将安装在内部，不会改变现有的ATLAS像素探测器。然而，正在研究在2018年用基于FE-I4芯片和新机械结构的质量更低、性能更高的仪器取代像素全探测器的可能性。
2011-09-21 hep-ex physics.ins-det
Time Resolution Studies with Timepix3 Assemblies with Thin Silicon Pixel Sensors
Timepix3是一款用于混合像素探测器的多用途读出ASIC。它可以通过采用到达时间（ToA）和超阈值时间（ToT）技术同时测量时间和能量。这两种方法都受到时间漫步的系统性影响。本文提出了一种逐像素标定时间响应的方法。组件的Timepix3 ASIC凸点键合到薄的平面硅像素传感器的不同厚度之间的50微米和150微米的校准和粒子束的特征。对于最小的电离粒子，时间分辨率低至0.72 $\pm$ 0.04纳秒。
2019-03-10 physics.ins-det
Construction of the new silicon microstrips tracker for the Phase-II ATLAS detector
在未来十年内，大型强子对撞机将升级为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC），导致积分亮度增加十倍。为了承受HL-LHC更苛刻的辐射和占用条件，ATLAS探测器的内部跟踪器必须完全重新设计和重建。ATLAS升级内部跟踪器（ITk）的设计已经确定。它由几层硅粒子探测器组成。最内层将由硅像素传感器组成，外层将由硅微带传感器组成。本文将重点介绍ITk条带社区在条带模块以及板条和花瓣结构的组装和测试方面进行的最新研究和开发活动。
2018-04-28 hep-ex physics.ins-det
The Pixel Detector of the ATLAS experiment for the Run2 at the Large Hadron Collider
ATLAS实验的像素探测器在LHC的整个运行期间表现出了优异的性能。利用长时间关闭的优势，探测器从实验中取出并带到地面，为它配备新的服务区面板，修复模块并简化可插入B层（IBL）的安装。IBL是像素探测器的第四层，已于2014年5月安装在现有像素探测器和半径为3.3 cm的新的较小半径光束管之间。为了应对由于接近相互作用点而导致的高辐射和像素占用，已经开发了新的读出芯片和两种不同的硅传感器技术（平面和3D）。此外，物理性能将通过像素尺寸的减小而得到改善，同时，针对低材料预算，采用了使用轻质板条和基于CO2的冷却系统的新机械支撑。将介绍像素探测器和IBL项目的翻新概况及其施工经验，重点介绍采用的技术、模块和板条生产、组装程序的鉴定、束管周围板条的集成以及探测器的调试。
2014-11-19 physics.ins-det
Prototyping of petalets for the Phase-II Upgrade of the silicon strip tracking detector of the ATLAS Experiment
在大型强子对撞机（HL-LHC）的高光度时代，瞬时光度预计将达到前所未有的值，导致典型的聚束交叉中约200个质子-质子相互作用。为了应对由此带来的占用率、带宽和辐射损伤的增加，ATLAS内部探测器将被全硅系统内部跟踪器（ITk）所取代。ITk由一个硅像素和一个条带探测器组成，并利用了模块化的概念。已对各种条检测器组件进行了原型制作和测试。本文介绍的发展和结果与减少尺寸的结构相当于那些预见到将用于硅条探测器的前向区域。被称为花瓣，这些结构是围绕一个复合材料三明治与嵌入式冷却管和电气磁带路由的信号和电力。使用电子柔性板和硅条传感器构建的检测器模块被粘合在碳结构的前后侧表面上。详细介绍了几种瓣片的组装、测试和评价。显示了机械量和电学量的测量结果。此外，展望了改进的原型计划，大型结构。
2017-11-05 physics.ins-det
Optimization of thin n-in-p planar pixel modules for the ATLAS upgrade at HL-LHC
ATLAS实验将在2025年左右进行，鉴于LHC（HL-LHC）的高亮度阶段，将用新的5层像素系统替换跟踪系统。薄的平面像素传感器是有希望的候选人，仪器的新的像素系统的最里面的区域，由于减少的贡献，材料预算和高电荷收集效率照射后。传感器的厚度为50-150 $μ$ m，互连到FE-I4读出芯片，其特征在于与放射源和束流测试。特别地，已经研究了有源边缘传感器。两个不同版本的边缘设计的性能进行了比较：第一个与偏置环，第二个只有一个浮动保护环已实施。还研究了在$10^{15}$ \neqcm的能量密度下辐照后边缘处的命中效率。高度分段的传感器将代表在HL-LHC像素系统的前向区域中的跟踪的挑战。为了在高伪快度值下再现50 × 50 $μ$ m $^2$像素的性能，在相对于短像素方向的高入射角下的射束测试中在照射之前和之后研究了FE-I4兼容平面像素传感器。在这种配置中的命中效率的结果进行了讨论，为不同的传感器厚度。
2017-01-12 physics.ins-det
Characterization of new hybrid pixel module concepts for the ATLAS Insertable B-Layer upgrade
ATLAS Insertable B-Layer（IBL）合作计划在现有的像素检测器中插入第四个像素层，以从当前像素系统的最终故障中恢复，特别是b层。此外，IBL将确保LHC第一阶段期间出色的跟踪，顶点和b标记性能，并在高亮度堆积的跟踪中增加鲁棒性。IBL的预期峰值亮度为2至3centerdot 1034 cm-2s-1，IBL的设计积分亮度为700 fb-1。这对应于5centerdot 1015 1 MeV neqcm-2的预期通量和250 MRad的总电离剂量。为了满足这些要求，两个新的模块概念正在研究中，都基于一个新的前端IC，称为FE-I4。该IC被设计为未来ATLAS像素探测器的读出芯片，其第一个应用将是IBL。基于平面像素传感器（PPS）的模块概念得益于其易于理解的设计，该设计与当前ATLAS像素检测器传感器的设计尽可能相似。新的三维（3D）硅传感器技术的第二种方法受益于到电极的较短的载流子漂移距离，其完全穿透传感器体。这两个传感器概念的原型模块已经建立和测试在实验室和测试束环境照射前后。这两个概念表现出非常高的性能，即使在照射到5centerdot 1015 1兆电子伏neqcm-2，并满足IBL规格的命中效率大于97%。最低操作阈值的研究已经生效，并证明独立于所使用的传感器概念的FE-I4的模块概念在低阈值的噪声命中占用方面的优异性能。
2012-02-16 physics.ins-det
ATLAS Pixel Radiation Monitoring with HVPP4 System
在这次演讲中，我们提出了ATLAS像素传感器辐射监测协议的基础。监控基于电流测量系统HVPP 4。最后介绍了ATLAS HVPP 4系统的开发现状。
2009-11-01 hep-ex physics.ins-det
Study of Silicon Pixel Sensors for Synchrotron Radiation Detection
混合像元单光子计数探测器已成功应用于同步辐射X射线探测中。本文研究了工作在全耗尽模式下的用于单光子探测的硅像素传感器。像素传感器制作在4英寸、N型、320μm厚的高电阻率硅晶片上。像素传感器具有p+-in-n结构，其具有变化的像素尺寸和间隙尺寸，包括保护环结构。之后，像素传感器被引线键合到ASIC电路上，并在同步加速器光束线（BSRF，1 W2 B）中测试X射线响应性能。通过S曲线扫描，我们可以得到能量分辨率和输入能量与等效发生器幅度之间的线性关系。我们制作的像素传感器具有良好的能量线性和高计数率取决于ASIC读出电路。我们通过引线键合获得了10 keV光子能量以上20%的能量分辨率。为了减小杂散电容，采用铟球键合传感器可以提高能量分辨率。
2015-04-15 physics.ins-det
First experiences with the ATLAS Pixel Detector Control System at the Combined Test Beam 2004
检测器控制系统（DCS）包括硬件设备的读出、控制和监督，以及冷却系统等外部系统的监控和控制数据的处理。在最终实验中，这种系统的实现还必须提供与触发器和数据采集系统（TDAQ）的通信。此外，描述像素检测器模块的状态及其环境的条件数据必须被记录并存储在公共LHC宽数据库系统中。在组合测试光束下，所有ATLAS子探测器首次在较长时间内一起工作。为了确保像素检测器的功能，建立了控制系统。我们描述的像素探测器控制系统，硬件设备的接口，用户的接口和我们的系统的性能选择的架构。将详细讨论DCS在组合试验梁的公共基础设施中的嵌入及其与周围系统的通信。
2005-10-28 physics.ins-det
Silicon strip prototypes for the Phase-II upgrade of the ATLAS tracker for the HL-LHC
本文介绍了大型强子对撞机（LHC）二期升级的ATLAS探测器硅条跟踪器的集成结构，也被称为高亮度LHC（HL-LHC）。在这个建议的检测器硅带传感器被安排在高度模块化的结构，称为“板条”和“花瓣”。本文介绍了性能的结果，从最新的原型冷却壁在伯克利分校建成。这种新的双面原型由一个专门的核心结构组成，其中一个无屏蔽总线带嵌入在碳纤维铺层之间。详细讨论了原型的详细描述及其电气性能。
2013-10-01 hep-ex physics.ins-det
Results from the Commissioning of the ATLAS Pixel Detector with Cosmic data
ATLAS像素探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上ATLAS实验的最里面的探测器。ATLAS硅像素探测器具有约8000万个读出通道，是一种高接受度、高分辨率、低噪声的跟踪设备。为了满足严格的轨道重建要求，像素检测器在带电轨道模式识别能力方面提供了所需的改进，它在很大程度上定义了ATLAS有效解析主顶点和次顶点以及执行发现新物理所必需的高效风味标记的能力。作为2007年7月安装在ATLAS的最后一个子系统，像素探测器成功地连接，调试和现场测试，同时满足了非常紧张的时间表，并准备在LHC的预计开启时获取数据。自2008年秋季以来，像素探测器已被包括在组合ATLAS探测器操作中，收集宇宙μ子数据。从像素探测器的安装和调试的细节，以及校准程序和收集的宇宙数据所获得的结果的细节，提出了与探测器状态的摘要。
2009-10-13 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
Commissioning of the ATLAS Pixel Detector
ATLAS像素探测器是一种高精度硅跟踪设备，位于最接近LHC相互作用点的位置。它属于强子对撞机实验中的第一代。它将提供关键的模式识别信息，并将在很大程度上决定ATLAS精确跟踪粒子轨迹和找到次级顶点的能力。它是2007年6月安装在ATLAS的最后一个探测器，已在2008年春季和夏季完全连接并进行了现场测试。它目前正处于使用宇宙射线事件的调试阶段。我们介绍了ATLAS像素系统过去和未来调试活动的亮点。
2008-10-16 hep-ex physics.ins-det
Time resolution of silicon pixel sensors
我们推导出表达式的硅探测器的时间分辨率，使用朗道理论和PAI模型描述的电荷沉积的高能粒子。首先，我们使用的质心时间的诱导信号，并推导出解析表达式的三个组件有助于时间分辨率，即电荷沉积波动，噪声和波动的信号形状由于加权场的变化。然后，我们推导出表达式的时间分辨率，使用前沿歧视的信号为各种电子整形时间。文中还讨论了具有内增益的硅探测器的时间分辨率。
2019-06-25 physics.ins-det
Characterization of the FE-I4B pixel readout chip production run for the ATLAS Insertable B-layer upgrade
可插入B层（IBL）是第四个像素层，将在2013年和2014年LHC长期关闭期间添加到现有的ATLAS像素探测器中。新的四层像素系统将确保在下一次LHC运行的高亮度堆积条件下具有出色的跟踪，顶点和b标记性能。峰值亮度预计将达到3 x 10^34 cm^-2 s^-1，IBL寿命期间的积分亮度为300 fb^-1，对应的设计寿命通量为5 x 10^15 n_eq cm^-2，电离剂量为250 Mrad（包括安全系数）。用于IBL的生产前端电子器件FE-I4 B已于2011年底制造，并已在切割IC和晶圆级上进行了广泛的表征。2012年期间进行了晶圆级生产测试。选定的结果的切割集成电路的特性，包括测量的片上稳压器。IBL供电方案，这是根据这些结果选择，进行说明。初步的晶圆到晶圆的分布以及产量计算。
2013-04-16 physics.ins-det
Simulations of 3D-Si sensors for the innermost layer of the ATLAS pixel upgrade
LHC的亮度预计将达到3000 fb-1，ATLAS升级计划的最内层将应对更高的占用率并减小像素尺寸。3D-Si传感器是ATLAS像素升级最内层的良好候选者，因为它们在高通量下表现出良好的性能，并且新设计将具有更小的像素尺寸以满足电子预期。本文报道了在IMB-CNM设计的3D-Si传感器的TCAD模拟，该传感器具有为ATLAS像素升级的下一个最内层制造的非通过柱，显示了照射前后的电荷收集响应，以及位于大$η$角度的3D-Si传感器的响应。
2016-06-28 hep-ex physics.ins-det
Investigation of modified ATLAS pixel implantations after irradiation with neutrons
ATLAS实验跟踪探测器的最里面部分主要由平面n $^+$ -in-n硅像素传感器组成。在0期升级期间，可插入B层（IBL）安装在最靠近束流管的位置。其像素以具有矩形形状的n个$^+$注入的$250\,μ$ m $\,\times\,50\,μ$ m的间距布置。基于这种设计，多特蒙德开发了改进的像素设计。这些新像素设计中的六个被布置在十列的结构中，并且被放置在一个传感器上的具有标准设计的结构旁边。由于特殊的保护环设计，每个结构都可以单独供电和研究。这些传感器中的几个被凸块键合到FE-I4读出芯片。其中一个模块用反应堆中子辐照，通量高达$5 \times 10^{15} \, n_{\text{eq}}\text{cm}^{-2}$。这一贡献提出了重要的传感器特性，电荷收集确定与放射源和命中效率的测量，在实验室和测试束，这个辐照设备。结果表明，新的修改后的设计执行类似或更好的IBL标准设计的电荷收集和跟踪效率方面，在一个稍微增加的漏电流的成本。
2018-08-20 physics.ins-det
Recent Results of the ATLAS Upgrade Planar Pixel Sensors R&D Project
为了应对更高的占有率和辐射损伤在HL-LHC也将升级LHC实验。ATLAS平面像素传感器研发项目（PPS）是一个由17个机构和80多名科学家组成的国际合作项目，旨在探索在这种情况下使用平面像素传感器的可行性。根据半径，不同的像素概念进行了研究，使用实验室和光束测试测量。在小半径的极端辐射环境和强大的空间限制，解决了非常薄的像素传感器的有效厚度在（75-150）微米的范围内，以及超薄的发展，以及积极的边缘。在更大的半径上，主要的挑战是降低成本，以允许在（7-10）平方米的大面积上进行测量。为了实现这一目标，像素生产正在转移到6英寸生产线，并研究更具成本效益和工业化的互连技术。此外，采用n-in-p技术，由于它依赖于单面工艺，因此需要较少的生产步骤。介绍了方案与项目支助方案内最近取得的成就。电荷收集和效率方面的性能，在实验室和束测试中获得的放射源，是由连接到当前的ATLAS芯片FE-I3或新的可插入B层芯片FE-I4的不同供应商的传感器构建的设备。的设备，与75 μ m和300 μ m之间变化的厚度，照射到几个能量密度高达2 e16 neq/cm。最后，不同的方法遵循内部的合作，以实现苗条或积极的优势。
2013-05-02 physics.ins-det
Recent test beam results of ATLAS ITk Pixel sensors and modules
CERN（欧洲核子研究中心）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；University of Chicago（芝加哥大学）
通过2025年测试束实验，评估了ITk像素传感器和模块（包括四联和三元模块）的性能，首次在束流条件下测试了辐照前后的三元模块，并研究了不同入射角下的电荷收集效率，为ITk像素模块的全面鉴定提供了关键数据。
2026-05-27 physics.ins-det
Tests of silicon sensors for the CMS pixel detector
CMS实验的跟踪系统，目前正在欧洲核子研究中心（瑞士日内瓦）的大型强子对撞机（LHC）建设中，将包括一个硅像素探测器，在其最终配置中提供三个空间测量，用于高能pp碰撞产生的轨道。在本文中，我们提出了在欧洲核子研究中心进行的辐照硅像素传感器的测试束测量的结果。洛伦兹角和电荷收集效率测量两个传感器的设计，并在各种偏置电压。
2003-11-11 physics.ins-det
Characterization measurements of the TRISTAN multi-pixel silicon drift detector
惰性中微子是粒子物理学标准模型的最小扩展。一种基于实验室的方法来寻找这种粒子是通过氚β衰变，其中无菌中微子会导致类似扭结的光谱失真。Karlsruhe氚中微子（KATRIN）实验扩展了多像素硅漂移探测器系统，有可能在实验室实验中对keV级无菌中微子达到前所未有的灵敏度。新的检测器系统结合了良好的光谱性能与高速率的能力。在这项工作中，我们报告像素之间的电荷共享的表征和MAC-E过滤器中的47像素原型检测器的调试。
2022-03-22 physics.ins-det
