Particle Flow Calorimetry and the PandoraPFA Algorithm
粒子流（PFlow）方法的量热法有望提供前所未有的喷射能量分辨率的实验在未来的高能对撞机，如拟议的国际直线对撞机（ILC）。本文介绍了PandoraPFA粒子流算法，然后用于执行第一个系统的研究高粒度PFlow量热法的潜力。对于ILD探测器概念中的模拟事件，对于40-400 GeV喷流，实现了sigma_E/E <3.8%的喷流能量分辨率。这一结果表明，高粒度PFlow量热法可以满足具有挑战性的ILC喷流能量分辨率的目标，并不强烈依赖于强子簇射的蒙特卡罗建模的细节。PandoraPFA算法也被用来调查的一般功能的对撞机探测器优化的高粒度PFlow量热法。最后，第一次研究的潜力，高粒度PFlow量热在多TeV轻子对撞机，如CLIC。
2009-07-21 physics.ins-det
RADiCAL: Precision-timing, Ultracompact, Radiation-hard Electromagnetic Calorimetry
为了应对在未来的强子对撞机实验中在高亮度和高辐射条件下（FCChh环境）提供高性能量热的挑战，我们正在进行基于闪烁和波长移动技术以及光电传感器（SiPM和SiPM类）技术的适合于这种操作的先进量热技术的研发。特别是，我们将注意力集中在超紧凑型辐射硬EM热量计上，该热量计基于由非常密集的吸收体和吸收板的交替层组成的模块化结构（RADiCAL模块），通过辐射硬波长偏移（WLS）固体纤维或毛细管元件读出，以光电传感器定位在邻近或远程，这取决于它们的辐射耐受性。RADiCAL模块能够同时高精度地测量EM簇射的位置、能量和定时。本文概述了与RADiCAL计划相关的仪器和光电传感器研发。
2022-03-24 physics.ins-det
Particle Flow Calorimetry
PF量热法的动机是实验测量强子喷注的能量具有良好的分辨率。在粒子流设计中，对于从50 GeV到250 GeV的喷流能量范围，sigma（E）/E < 5%应该是可能的，这对于正负电子对撞机（ILC，CLIC，FCCee，CEPC）的实验特别重要。高粒度是PF量热法必不可少的，也可以非常有利于在逐个事件的基础上从堆积中去除背景，使这种量热仪成为强子对撞机实验的有吸引力的方法，例如CERN HL-LHC正在为CMS建造的HGCAL。
2022-07-19 physics.ins-det
Studies of time resolution, light yield, and crosstalk using SiPM-on-tile calorimetry for the future Electron-Ion Collider
本文通过宇宙射线、LED和β源测量SiPM-on-tile量能器构建模块的光产额、串扰和时间分辨率，并证明3D打印框架隔离方案优于沟槽巨型瓦片，为EIC高颗粒度量能器设计与5D簇射模拟提供依据。
2023-05-27 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Experimental Tests of Particle Flow Calorimetry
未来对撞机的精密物理学需要高度颗粒化的量热计来支持粒子流方法进行事件重建。本文介绍了大约10 - 15年的R\&D的审查，主要是在CALICE合作，这种新型的探测器。大规模原型在束流测试中的性能验证了粒子流量热计的技术概念。试验梁数据与模拟结果的比较，例如：强子簇射，支持全面的探测器研究，并提供了更深入的了解强子级联的结构比以前可能的。
2015-09-17 hep-ex physics.ins-det
Dual-Readout Calorimetry for Future Experiments Probing Fundamental Physics
在2021年雪团过程的白皮书中，我们详细介绍了双读出量热法的现状和前景。虽然所有量热计都允许估计其活性材料中的能量沉积，但双读出量热计旨在通过例如波长和偏振和/或精确定时测量来提供关于敏感介质中产生的光的附加信息，从而允许估计逐簇粒子含量。利用这种知识的簇射粒子的内容可能会允许前所未有的能量分辨率强子粒子和射流和新类型的粒子流算法。我们还讨论了这种量热法的持续发展可能对未来对撞机上希格斯玻色子性质测量精度的影响。
2022-05-04 hep-ex physics.ins-det
Quantum Dot Based Chromatic Calorimetry: A proposal
本文提出将量子点嵌入均匀量能器构建色度量能器，以改善时间分辨率与纵向分段，并通过模拟验证其在高能物理实验中的可行性。
2025-07-22 hep-ex 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
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
Report of the Topical Group on Calorimetry
2022年斯诺马斯社区夏季研究包括与粒子物理社区进行为期两年的接触，以制定未来十年的美国粒子物理战略，最终在2022年斯诺马斯书中达到高潮。这份热量测定专题小组的报告构成了《斯诺马斯》一书中一小部分的基础，其中涉及社区对热量测定的展望。它是在公开会议上提出的想法和已经免费提供的许多白皮书的升华。该报告描述了粒子流和双读出方法，精确计时的集成以及量热材料的趋势，并强调了未来十年的关键研究方向。
2022-09-23 physics.ins-det
Experimental Challenges of the European Strategy for Particle Physics
在计划CMS和ATLAS的第二阶段升级时，主要考虑因素是：1）能够处理跟踪和量热法的退化，直到辐射剂量达到预期的积分亮度为3000 $fb^{-1}$; 2）将物理性能保持在约140的堆积水平。在这里，我报告的工作范围内开始的CMS前向量热工作组，并继续在一个扩大的欧洲核子研究中心RD 52 R $&$ D程序集成定时（即测量物理对象的到达时间）作为一个潜在的工具堆积缓解和想法前向量热。在过去的4年里，我们的小组一直专注于在$~10^6-10^7$ Hz/ $cm^2 $的环境中，在10-20皮秒的水平上进行精确计时，这适合于LHC（HL-LHC时代）的未来运行。10-20皮秒的时间分辨率是LHC减少堆积的少数明确标准之一，因为束流交叉的相互作用时间的均方根为170皮秒。虽然在其他情况下（即ALICE R $&$ D）的带电粒子计时工作开始接近这种精度，但基本上没有技术可以维持这些速率的性能。我将介绍我们在美国能源部高级探测器R $&$ D计划中开发的跟踪器的结果，该计划现在符合这些要求。我还将回顾我们小组开发的热量计项目（PHENIX EMCAL和ATLAS ZDC）的一些结果，这些项目实现了热量计计时精度< 100皮秒。
2013-10-07 hep-ex physics.ins-det
New perspectives on segmented crystal calorimeters for future colliders
晶体量热仪在推动高分辨率电磁（EM）量热法的前沿方面有着悠久的历史。在本文中，我们探讨了碰撞检测器性能的主要创新，可以实现与晶体量热法时，纵向分割和双读出能力相结合，一个新的高EM分辨率的方法PFA在多喷流事件，如$e^+e^+\rightarrow HZ$事件在所有强子末态希格斯工厂。我们展示了一种新的技术，预处理$π^0$动量通过组合双光子配对之前，应用喷射算法。该过程显著减少了多射流事件中跨射流的$π^0$光子分裂。正确的光子-喷流分配效率在$3\%/\sqrt{E}$ EM分辨率下提高了3倍。此外，韧致辐射光子恢复技术显着改善电子动量测量。一个高EM分辨率的量热计增加了Z玻色子反冲质量分辨率在Higgstrahlung事件衰变成电子对的80%的μ子对。我们提出了一个高度分段的晶体探测器的概念，实现所需的能量分辨率，时间分辨率优于30 ps提供卓越的粒子识别能力的设计和优化。我们证明，与以前的探测器设计，遭受从一个相互作用长度的晶体在前面的采样强子量能器的大中性强子分辨率退化，双读出晶体上的实施允许实现一个分辨率优于$30\%/\sqrt{E}\oplus 2\%$中性强子。我们的研究发现，将晶体量热法集成到未来的希格斯工厂对撞机探测器中，可以通过在PFA范例中产生最高水平的EM和中性强子分辨率来开辟新的前景。
2020-09-15 hep-ex physics.ins-det
Calorimetry with Deep Learning: Particle Simulation and Reconstruction for Collider Physics
Univ. of Chicago（芝加哥大学）；European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织）；Univ. of Texas Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）；Univ. of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；UET Peshawar（白沙瓦工程技术大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Univ. of California, San Diego（加利福尼亚大学圣迭戈分校）；Univ. of Helsinki（赫尔辛基大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
使用量热计簇射的详细模拟作为训练数据，我们研究了使用深度学习算法来模拟和重建高能物理碰撞中产生的粒子。我们训练神经网络的淋浴数据在量热计单元水平，并显示显着的改进，模拟和重建时，使用这些网络相比，依赖于目前使用的最先进的算法的方法。我们定义了两个模型：一个端到端的重建网络，当给定量热计簇射数据时，该网络同时执行粒子识别和粒子的能量回归，以及一个生成网络，该生成网络可以在指定的角度和能量下为不同的粒子类型提供量热计簇射的合理建模。我们研究了超参数扫描模型的优化。此外，我们证明了重建模型的适用性，从其他探测器的几何形状，特别是ATLAS和CMS的几何形状的淋浴输入。这些网络可以作为快速和计算轻的粒子簇射模拟和重建在粒子对撞机的当前和未来的实验方法。
2020-01-08 cs.CV cs.LG hep-ex
Precision electromagnetic calorimetry at the energy frontier: CMS ECAL at LHC Run 2
CMS电磁量热计（ECAL）是一种高分辨率、密封和均匀的量热计，由75，848个结晶钨酸铅晶体制成。继发现希格斯玻色子后，CMS ECAL处于精确测量和在大型强子对撞机数据中寻找新物理的最前沿，大型强子对撞机最近开始以前所未有的13 TeV能量产生碰撞。CMS ECAL的卓越精度及其计时性能是LHC Run 2发现新物理的宝贵工具。ECAL的卓越性能依赖于随时间推移保持的精确校准，即使在恶劣的辐照条件下。使用不同物理通道的一组相互校准过程以规则的间隔进行，以归一化通道之间的晶体光透明度和光电检测器响应的差异，其可以由于累积的辐射而改变。在这次演讲中，我们提出了新的重建算法和校准策略，旨在保持甚至提高CMS ECAL在运行2的新挑战条件下的优异性能。
2015-10-09 hep-ex physics.ins-det
Picosecond Timing-Planes for Future Collider Detectors
我们报告的实验测试光束的结果，利用微波切伦科夫信号的时间和表征高能量粒子簇的介质加载波导探测器。这些结果被用来验证模型，并产生高保真度的仿真时间平面系统，产生皮秒的时间标签和毫米空间坐标的簇射质心。这些时间平面，基于固体粒子中的Askaryan效应，在未来圆形对撞机（FCC-hh）计划的高动量中心能量下最有效，并且由于其高辐射免疫力而在前向区域特别感兴趣。我们使用我们的波束测试结果和GEANT 4模拟来验证混合微波探测器模型，该模型用于模拟FCC前向量热计的参考定时平面设计。我们的研究结果表明，0.5-3 ps的粒子定时是可能的碰撞产物的范围广泛的参考FCC强子对撞机探测器，即使与目前的技术。
2022-02-11 hep-ex 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
Precision timing detectors
INFN Sezione di Milano Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；Peking University（北京大学）
本文综述了高能物理实验中高精度计时技术的发展，涵盖关键探测器技术及未来方向，探讨其在下一代实验中的应用潜力。
2026-03-29 hep-ex physics.ins-det
Performance of a fast timing micro-pattern gaseous detector for future collider experiments
快速定时MPGD是一种微模式气体探测器，旨在实现亚纳秒的时间分辨率，同时保持在高速率环境中大面积仪器的能力;这种技术的应用前景在未来的对撞机和医疗诊断的高能物理实验与飞行时间的方法。这项工作表明，进行了系统的研究FTM原型的性能的GEM箔涂有电阻DLC膜，其发展是必不可少的FTM操作。电阻箔的性能已经测试了几种气体的混合物，并与导电箔上获得的结果进行了比较。结果表明，FTM的性能目前受到DLC涂覆的GEM箔的制造技术的限制，仅在基于异丁烷的混合物中可获得高增益。
2021-07-20 hep-ex physics.ins-det
A Start-Timing Detector for the Collider Experiment PHENIX at RHIC-BNL
我们描述了在相对论重离子对撞机PHENIX实验的启动定时探测器。探测器的作用是探测核碰撞，提供精确的时间信息，精度为50ps，并以几厘米的分辨率确定沿束流方向的碰撞点。技术上的挑战是，探测器必须在高辐射环境和强磁场中的宽粒子多重性范围内运行。我们提出的原型的性能和讨论的检测器的最终设计。
1998-02-12 hep-ex physics.ins-det
Cherenkov and scintillation light separation in BGO and BSO crystals coupled to SiPMs for dual-readout electromagnetic calorimetry at future colliders
Università degli Studi di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所，那不勒斯分部）；Università degli Studi di Napoli Parthenope（那不勒斯帕尔特诺佩大学）；European Center for the Nuclear Research（欧洲核子研究中心）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所，米兰比可卡分部）；Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia（佩鲁贾大学物理与地质学系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所，佩鲁贾分部）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）
通过结合光学滤波与波形模板拟合，分离BGO和BSO晶体中切连科夫光与荧光光，实验证实了在高能μ子和正电子束下切连科夫光可达150 ph.e./GeV，为未来Higgs工厂的双读出电磁量能器提供了技术基础。
2026-08-24 physics.ins-det
Status of Dual-Readout Calorimetry for Future High-Energy Physics Experiments
本文综述了用于未来高能物理实验的双读出量热仪原型状态，该方法通过结合闪烁和切伦科夫光信息提升能量分辨率，达到30%/√E的目标，并展示了测试束和模拟中的性能成果。
2023-11-16 hep-ex physics.ins-det
Updated Results of a Solid-State Sensor Irradiation Study for ILC Extreme Forward Calorimetry
为国际直线对撞机提出的探测器包括一个钨取样量热计（“BeamCal”），目的是再现从对撞机相互作用点以5至50毫弧度角度出现的电子、正电子和光子簇射。对于这个量热计的最里面的半径，预计最大辐射剂量将达到每年100兆拉德，这主要是由于在ILC束-束相互作用中产生的e+e-“beamstrahlung”对的感应电磁簇射中产生的最小电离电子和正电子。然而，辐射对量热计传感器的损害可能主要是由簇射光子的核相互作用引起的强子，这更有可能导致非电离能量损失，这已被观察到对暴露于强子辐射的传感器造成损害。我们在这里报告的结果SLAC实验T-506，几种不同类型的硅二极管和砷化镓传感器暴露于剂量的辐射诱导的能量为3.5-10.6 GeV的电子淋浴。通过在钨辐射器内的照射下嵌入传感器，暴露并入强子物质，这将潜在地有助于安装在精密采样量热计中的传感器的退化。根据传感器技术，有效的电荷收集，观察到的剂量高达220兆拉德。
2015-03-25 physics.ins-det
Initial Results of a Silicon Sensor Irradiation Study for ILC Extreme Forward Calorimetry
为国际直线对撞机提出的探测器包括一个钨取样量热计（“BeamCal”），目的是再现从对撞机相互作用点以5至50毫弧度角度出现的电子、正电子和光子簇射。对于这个量热计的最里面的半径，预计最大辐射剂量将达到每年100兆拉德，这主要是由于在ILC束-束相互作用中产生的e+e-“beamstrahlung”对的感应电磁簇射中产生的最小电离电子和正电子。然而，辐射对量热计传感器的损害可能主要是由簇射光子的核相互作用引起的强子，这更有可能导致非电离能量损失，这已被观察到对暴露于强子辐射的传感器造成损害。我们在这里报告SLAC实验T-506的结果，其中几种不同类型的硅二极管传感器暴露于能量为3.5-10.6 GeV的簇射电子引起的辐射剂量。通过在钨辐射器内的照射下嵌入传感器，暴露并入强子物质，这将潜在地有助于安装在精密采样量热计中的传感器的退化。根据传感器技术，有效的电荷收集，观察到的剂量高达220兆拉德。
2014-02-11 physics.ins-det
Development of a SiPM-based readout-module for the characterization of various scintillator materials
在本文中，我们讨论了一种通用的方法，使用SiPM在不同的电气配置结合众多的闪烁体材料的应用在核仪器，如量热和定时。在PANDA探测器中使用的“混合”配置被发现显示出最快的定时特性，具有几百皮秒的响应，通过结合大的有源区域的优点，同时避免高工作电压和暗噪声。“平行”配置显示出最大的光收集效率，因此适用于能量测量。采用几种校准谱测量了2厘米厚的PbWO $_4$晶体中最小电离宇宙μ子的能量沉积。
2018-11-04 hep-ex physics.ins-det
Updated Results of a Solid-State Sensor Irradiation Study for ILC Extreme Forward Calorimetry
为国际直线对撞机提出的探测器包括一个钨取样量热计（“BeamCal”），目的是再现从对撞机相互作用点以5至50毫弧度角度出现的电子、正电子和光子簇射。对于这个量热计的最里面的半径，簇射最大辐射剂量预计达到每年100 Mrad，主要是由于在ILC束-束相互作用中产生的e $^+$ e $^-$“束辐射”对的感应电磁簇射中产生的最小电离电子和正电子。然而，辐射对量热计传感器的损害可能主要是由簇射光子的核相互作用引起的强子，这更有可能导致非电离能量损失，这已被观察到对暴露于强子辐射的传感器造成损害。我们在这里报告先前的亮点和最近的结果SLAC实验T-506，几种不同类型的半导体传感器暴露于剂量的辐射诱导的能量为3.5-13.3 GeV的淋浴电子。通过在钨辐射器内的照射下嵌入传感器，暴露并入强子物质，这将潜在地有助于安装在精密采样量热计中的传感器的退化。根据传感器技术，观察到的剂量为几百Mrad的显着的辐照后电荷收集。
2017-03-15 physics.ins-det
Updated Results of a Solid-State Sensor Irradiation Study for ILC Extreme Forward Calorimetry
为国际直线对撞机提出的探测器包括一个钨取样量热计（“BeamCal”），目的是再现从对撞机相互作用点以5至50毫弧度角度出现的电子、正电子和光子簇射。对于这个量热计的最里面的半径，簇射最大辐射剂量预计将达到每年100 Mrad，主要是由于在ILC束-束相互作用中产生的e+e-“beamstrahlung”对的感应电磁簇射中产生的最小电离电子和正电子。然而，辐射对量热计传感器的损害可能主要是由簇射光子的核相互作用引起的强子，这更有可能导致非电离能量损失，这已被观察到对暴露于强子辐射的传感器造成损害。我们在这里报告的结果SLAC实验T-506，几种不同类型的硅二极管和砷化镓传感器暴露于剂量的辐射诱导的能量为3.5-13.3 GeV的电子淋浴。通过在钨辐射器内的照射下嵌入传感器，暴露并入强子物质，这将潜在地有助于安装在精密采样量热计中的传感器的退化。根据传感器技术，有效的电荷收集，观察到的剂量高达270 Mrad。
2016-02-27 physics.ins-det
Towards triggerless four-dimensional detectors for High Energy Physics collider experiments
LPNHE, Sorbonne Université（巴黎高等物理化工学院，索邦大学）；Paris Diderot Sorbonne Paris Cité（巴黎第七大学 索邦巴黎城）；CNRS/IN2P3, France（法国国家科学研究中心/法国国家粒子物理研究所）
本文回顾了CMS、ATLAS和LHCb实验中引入皮秒定时信息的计划，探讨了时间与网络技术结合如何实现无触发探测器设计及其物理优势。
2026-07-03 hep-ex physics.ins-det
Physics potential of timing layers in future collider detectors
探讨了在未来对撞机探测器的量热计中具有几十皮秒分辨率的计时层的物理潜力。这些研究表明，这些层可以用于粒子识别，并说明了潜在的检测新的事件签名起源于物理超越标准模型。
2020-07-16 hep-ph 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
KEKB Beam Collision Stability at the Picosecond Timing and Micron Position Resolution as observed with the Belle Detector
利用Belle探测器研究了在8 GeV $e^-$非对称能量对撞机上KEKB 3.5 GeV $e^+$的束流碰撞特性。我们研究了碰撞定时{ \tip }及其沿束轴的$z$坐标{ \zip }作为碰撞束团在束训练中位置的函数。Belle观察到的各种{ \tip }和{ \zip }行为归因于射频腔中的射束加载效应，该效应利用射束中止间隙加速射束。我们详细报告这些结果，并讨论了SuperKEKB对撞机的前景。
2010-03-20 hep-ex 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
Fast timing silicon R$\&$D for the future Electron-Ion Collider
本文提出基于MALTA2传感器的快速时间硅径迹探测器（FMT），以在EIC前向和后向区域提供额外击中点，提升径迹重建质量并剔除背景事件，并讨论了最新研发进展及物理影响。
2025-01-29 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Recent results of Micromegas sDHCAL with a new readout chip
未来直线对撞机的量热法可能基于粒子流方法，其中粒度是高喷射能量分辨率的关键。在不同的技术，Micromegas室与1平方厘米垫分割的强子量能器的活性介质进行了研究。一个1平方米的腔室与9216个通道读出的低噪声前端ASIC称为MICROROC最近已建成和测试。室设计，ASIC电路和初步的测试梁的结果报告。
2012-02-03 hep-ex physics.ins-det
Enabling searches for long-lived particles at a future 10 TeV Muon Collider
The Enrico Fermi Institute, The University of Chicago（芝加哥大学恩里科·费米研究所）
该研究探讨了在10 TeV缪子对撞机中通过放宽时间要求来提高长寿命粒子探测灵敏度的方法。
2026-09-17 hep-ex physics.ins-det
Proof-of-principle of a new geometry for sampling calorimetry using inorganic scintillator plates
本文提出了一种以无机介质为激活介质的新型取样量热计的几何结构。为了克服施工中的机械挑战，创新的光收集几何结构已经被开创，最大限度地减少了施工的复杂性。第一个测试结果，展示了成功的信号提取。该几何结构由一个采样热量计组成，该热量计具有与由无机闪烁晶体制成的活性介质层交织的被动吸收层。波长移动（WLS）光纤沿着堆叠的四个长的倒角边缘运行，将光传输到后部的光电探测器。为了使到达WLS光纤的闪烁光的量最大化，闪烁体倒角被去抛光。本文示出了该概念对于作为闪烁体的氟化铈（CeF $_3$）起作用。与之相结合，几种不同类型的材料已被测试为WLS介质。特别是，材料，可能是足够的高亮度大型强子对撞机辐射环境，如铈掺杂的正硅酸镥钇（LYSO）和铈掺杂的石英，相比传统的塑料WLS纤维。最后，展望了可能的优化不同的组件，并提出了一个完整的热量计单元原型的建设和调试。
2014-05-23 physics.ins-det
Detector Designs for Frontier Measurements in Neutrino and Collider Physics in the 21st Century
本文提出用于PTOLEMY的新型电磁谱仪和面向未来轻子对撞机的双读出晶体量能器，以直接测量中微子质量、探测宇宙中微子背景并研究Higgs自耦合。
2025-05-15 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Beam Test Results of the RADiCAL -- a Radiation Hard Innovative EM Calorimeter
针对未来强子对撞机极端辐射环境下的量能测量挑战，提出抗辐射的RADiCAL采样型量能器设计，并在费米实验室束流测试中验证了其小于50皮秒的时间分辨率。
2023-04-07 hep-ex physics.ins-det
A high-granularity calorimeter insert based on SiPM-on-tile technology at the future Electron-Ion Collider
本文提出一种面向EIC的基于SiPM-on-tile技术的高颗粒度量能器插入件，通过闪烁体瓦片和硅光电倍增管实现近束流管高覆盖与补偿响应，满足能量分辨率要求并提供五维簇射数据，有望借助机器学习实现极端运动学测量。
2022-12-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
High-resolution timing electronics for fast pixel sensors
基于具有定时能力的像素的检测器在过去几年中变得越来越重要。由于在可预见的实验条件下轨道密度的增加，未来在对撞机上进行的高能物理实验需要在跟踪中使用时间信息。固态传感器正在进行各种不同的开发，以获得传感器级别的高分辨率性能，例如LGAD传感器或3D传感器。最近获得了约20 ps的固有传感器时间分辨率。传感器端性能的不断提高强烈要求前端电子设备端进行充分的开发，这可能会成为跟踪或顶点检测系统的性能瓶颈。本文旨在分析一种典型的前端电路，跨阻放大器，考虑不同的可能的电路配置的最终可能的性能。将给出用于定时测量的传感器读出的优选操作模式的证据。
2020-08-22 hep-ex physics.ins-det
Precision Timing with the CMS MIP detector
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的紧凑型μ子螺线管（CMS）探测器正在进行广泛的第二阶段升级计划，为高亮度LHC（HL-LHC）的挑战性条件做准备。设计了一种新的计时层，用于测量最小电离粒子（MIP），时间分辨率为30 ps，密封覆盖率高达$|η|$ = 3的伪快度。该MIP定时探测器（MTD）将包括一个基于LYSO：Ce晶体的中心桶区，用SiPM读出，两个端盖装有耐辐射低增益雪崩二极管（LGAD）。来自MTD的精确时间信息将减少HL-LHC预期的高水平堆积的影响，并将为CMS探测器带来新的和独特的能力。我们目前的状态和正在进行的研发的MTD，包括最近的测试梁的结果。
2018-09-30 hep-ex physics.ins-det
Test-Beam Performance of the AstroPix Silicon Sensor for Imaging Calorimetry
Pusan National University（釜山国立大学）；Kangwon National University（江原国立大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Yonsei University（延世大学）；University of Seoul（首尔大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Kyungpook National University（庆北国立大学）
AstroPix-v3传感器在束流测试中表现出稳定性能，达到68%的击中效率，与铅/闪烁纤维 calorimeter 结合可有效区分电磁 shower 和强子 shower，适用于未来 collider 和空间实验的 calorimeter 系统。
2026-05-08 physics.ins-det
Using precision timing to improve particle tracking
硅跟踪探测器提供出色的空间分辨率，因此即使在紧凑的探测器中，也可以为高能带电粒子提供出色的动量分辨率。然而，在较低的动量，在硅中的多重散射降低的动量分辨率。我们提出了一种替代方法来测量动量和减轻这种退化，使用硅探测器，也将定时测量。通过使用两个硅层之间的定时信息，可以求解曲率半径，从而求解粒子动量，而与硅内的多次散射无关。我们考虑三个例子：一个电子离子对撞机的全硅中央跟踪器，一个简化版的CMS探测器，以及一个电子离子对撞机的前向探测器。对于1.5 T磁场中直径为75 cm的跟踪器，定时可以改善动量低于500 MeV/c的粒子的动量确定。在3.8 T CMS磁场和1.2 m半径的跟踪器中，定时可以改善跟踪高达1.3 GeV/c的动量。分辨率在中速时最佳。我们还讨论了一个更简单的系统，包括一个单一的定时检测器外的全硅跟踪器。
2020-03-23 nucl-ex physics.ins-det
R&D for compact calorimeters for $e^+e^-$ colliders and their application to the LUXE experiment
FCAL合作正在准备用于未来正负电子对撞机非常前沿区域的特殊量热计的大规模原型。两个紧凑的热量计，LumiCal和BeamCal，设计为三明治热量计，具有非常薄的传感器平面，以保持莫里哀半径小。硅传感器原型和专用FE ASIC已经为LumCal开发和生产。ASIC的设计旨在满足时序和动态范围的要求。LUXE实验的电磁量热计基于与FCAL合作开发的类似技术。LUXE将测量电子激光和$γ$ -激光相互作用中的正电子数及其能谱，或测量$γ$ -激光相互作用中的电子数及其能谱。最近的梁测试的结果将被提交。
2023-02-13 hep-ex physics.ins-det
Timing performance of SiPM-on-Tile elements: Laboratory and test beam measurements
为满足未来正负电子对撞机亚纳秒级定时需求，研究人员通过DESY试验束和激光测量，探究了不同尺寸SiPM-on-Tile元件的时间分辨率性能。
2025-09-02 hep-ex physics.ins-det
Compact LumiCal prototype tests for future $e^+e^-$ colliders
FCAL协作组正在准备大型的特殊量热计原型，用于未来正负电子对撞机的最前沿区域，用于即时光度测量和积分亮度的精确测量，并用于辅助光束调整。LumiCal被设计为硅钨夹层量热计，具有非常薄的传感器平面，以保持莫里哀半径小，从而便于在背景存在下测量电子簇射。专门的FE电子已经开发出来，以满足定时和动态范围的要求。在DESY II同步加速器上，在1至5 GeV的电子束中研究了一个部分装有仪器的原型。在最近的光束测试中，一个多平面紧凑型原型配备了薄的探测器平面完全组装与读出电子设备安装在1毫米的间隙之间的钨板的一个辐射长度厚度。高统计数据被用来执行传感器对准，并测量纵向和横向簇射发展。此外，Geant 4 MC模拟进行了比较的数据。
2021-12-03 hep-ex physics.ins-det
Evaluation of PID Performance at CEPC and Optimization with Combined dN/dx and Time-of-Flight Data
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大东京大学研究所）；Institute of Nuclear and Particle Physics, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院核物理与粒子物理研究所）；Key Laboratory for Particle Astrophysics and Cosmology (MOE), Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology (SKLPPC)（粒子天体物理与宇宙学教育部重点实验室，上海粒子物理与宇宙学重点实验室）；State Key Laboratory of Dark Matter Physics（暗物质物理国家重点实验室）；Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，强子与宇宙学）；Department of Physics, Nanjing University（南京大学物理系）；Institute of High Energy Physics, CAS（中国科学院高能物理研究所）
本文研究了CEPC上结合TPC的dN/dx数据与OTK和ITK的飞行时间数据的PID策略，提升了低至多GeV范围内的识别效率和纯度。
2026-03-18 hep-ex physics.ins-det
Physics Informed Neural Networks for design optimisation of diamond particle detectors for charged particle fast-tracking at high luminosity hadron colliders
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze（意大利佛罗伦萨核物理研究所）；ICSC - Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data & Quantum Computing（高性能计算、大数据与量子计算国家研究中心）
针对高亮度强子对撞机，利用物理信息神经网络求解描述3D金刚石像素传感器电极电阻效应的偏微分方程，以优化设计并评估时间退化。
2025-09-25 cs.LG hep-ex physics.comp-ph
Very forward calorimeters for future electron-positron colliders
在未来的$e^+e^-$对撞机的探测器需要特殊的热量计在非常前向区域的快速估计和精确测量的光度，以提高密封性和屏蔽中央跟踪探测器从后向散射粒子。在我们的概念中，可以预见两种紧凑型热量计，LumCal和BeamCal。两者都被设计成三明治式量热计，具有非常薄的传感器平面以保持莫里哀半径小，便于在背景存在下测量电子簇射。硅传感器原型和专用FE ASIC已经开发和生产。ASIC符合时序和动态范围要求。在最近的束流测试中，多平面紧凑型原型配备了薄传感器平面，该传感器平面完全组装有新的读出电子器件，并安装在一个辐射长度厚度的钨板之间的1 mm间隙中。量热计原型开发的最新状态将被提交，包括选定的性能结果，在5 GeV的电子束在DESY，以及从模拟获得的预期性能。
2023-01-11 hep-ex physics.ins-det
Beam Test Results with Highly Granular Hadron Calorimeters for the ILC
为了评估在国际直线对撞机上进行量热测量的不同技术，CALICE协作组建造了一个高度颗粒化的模拟强子量热计，该量热计带有小型闪烁体单元，由硅光电倍增器单独读出。该装置已在粒子束中进行了广泛的测试。一个基于RPC读出的数字强子量能器目前正在建设中，第一个原型束流测试结果已经可用。高粒度允许强子簇射的子结构的详细调查，也可以利用复杂的重建算法的发展。
2010-02-04 physics.ins-det
Design and Simulated Performance of Calorimetry Systems for the ECCE Detector at the Electron Ion Collider
本文介绍了 ECCE 探测器量热系统的设计，通过三个电磁量热计和两个强子量热计覆盖 -3.7 至 3.8 赝快度范围，并评估其能量、位置分辨率、重建效率与粒子鉴别性能。
2022-07-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Performance of fully instrumented detector planes of the forward calorimeter of a Linear Collider detector
探测器平面原型的非常向前量热法的未来探测器在电子+电子对撞机已经建成，其性能进行了测量，在电子束。探测器平面包括硅或GaAs焊盘传感器、专用前端和ADC ASIC以及用于数据集中的FPGA。测量的信噪比和作为传感器的位置的函数的响应。一个反卷积方法被成功地应用，并给出了比较的测量簇射形状作为吸收体深度的函数与蒙特卡罗模拟。
2015-06-01 physics.ins-det
Study of the performance of a compact sandwich calorimeter for the instrumentation of the very forward region of a future linear collider detector
FCAL合作正在准备用于未来线性电子正电子对撞机非常前沿区域的特殊量热器的大规模原型，用于精确和快速的光度测量和光束调整。这些量热计被设计为传感器钨热量计，具有非常薄的传感器平面以保持莫里哀半径小，并且具有专用FE电子器件以匹配定时和动态范围要求。2014年在CERN PS T9束和2015年在DESY-II同步加速器中对部分仪器化的原型进行了研究。它在来自PS设施的5 GeV混合粒子束（电子、μ子和强子）和来自DESY-II的5 GeV能量的次级电子中运行。结果表明，一个非常好的性能的全读出链。高统计数据用于研究对不同颗粒的响应，执行传感器对准并测量夹层中的纵向簇射发展。此外，Geant 4 MC模拟，并与数据进行比较。
2016-04-07 hep-ex physics.ins-det
Front-end Electronics for Timing with pico-seconds precision using 3D Trench Silicon Sensors
下一代对撞机实验要求跟踪探测器在空间分辨率（几十个$μ\text{m}$）、辐射硬度（$10^{17}~1~$ MeV n $_{eq}/$ cm $^2$）和定时分辨率（几十个ps）方面具有极端的性能能力。最近在TimeSPOT计划中开发的3D硅传感器为应对此类苛刻要求提供了可行的解决方案。为了准确地描述这些新的传感器的定时性能，几个读出板，基于离散有源元件，已设计，组装和测试。相同的电子器件也适用于类似像素传感器的表征，只要要求时序性能在10 ps以下。本文介绍了前端电子所需的一般特性，利用固态传感器与快速定时能力，特别是展示了性能的快速3D硅传感器的测试和表征的开发电子。
2023-01-04 physics.ins-det
Development and performance of a compact LumiCal prototype calorimeter for future linear collider experiments
FCAL协作组正在准备用于未来正负电子对撞机非常前沿区域的特殊量热计的大型原型，用于精确测量积分亮度和即时光度测量以及辅助光束调整。LumiCal被设计为硅钨夹层量热计，具有非常薄的传感器平面，以保持莫里哀半径小，便于在背景存在下测量电子簇射。专门的前端电子设备已经开发出来，以满足时序和动态范围的要求。在DESY II同步加速器上，在1至5 GeV的电子束中研究了一个部分装有仪器的原型。在最近的束流测试中，多平面紧凑型原型配备有薄的检测器平面，该检测器平面完全组装有读出电子器件，并安装在一个辐射长度厚度的钨板之间的1 mm间隙中。高统计数据被用来执行传感器对准，并测量纵向和横向簇射发展的三明治。本次演讲涵盖了量热计原型开发的最新状况和在测试梁测量中获得的选定性能结果，即将到来的DESY测试梁的前景，以及预期的模拟性能。
2021-01-21 hep-ex physics.ins-det
