DarkFlow: Hierarchical Digital SiPM Architecture with Low-Loss Dataflow Readout for Dark Matter Detection
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
提出DarkFlow分层数字SiPM架构，通过本地数据聚合、相对时间编码、背压控制和占用感知eDRAM突发缓冲，在十亿光子事件率下实现超低丢包，有效刷新率提升2.14倍，数字读出面积占比小于0.86%。
2026-06-16 cs.ET physics.ins-det
Optical readout tracking detector concept using secondary scintillation from liquid argon generated by a thick gas electron multiplier
利用硅光电倍增器（SiPM）首次观测到了浸没在液氩中的厚气体电子倍增器（TGEM）的孔内产生的二次闪烁。通过5.9KeV Fe-55 γ源的相互作用在液氩中产生的250个电子-离子对在2.5KV/cm场的影响下朝向1.5mm厚度的TGEM漂移，局部场足够高以在电荷穿过TGEM孔的中心区域时在液体内产生二次闪烁光。将所得的真空紫外光入射到涂有四苯基丁二烯（TPB）移相器的浸没式SiPM器件上，在器件的高量子效率区，发射光谱的峰值位于460 nm处。对于IV的SiPM过电压、9.91KV的TGEM电压和2.5KV/cm的漂移场，在SiPM装置处每个Fe-55事件产生总共62个光电子，对应于每个漂移电子150个光电子的估计增益。
2008-12-11 physics.ins-det
In-Silico Optimisation of Tileable Philips Digital SiPM Based Thin Monolithic Scintillator Detectors for SPECT Applications
在过去十年中，核医学辐射探测器领域最重要的技术进步之一是硅光电倍增管（SiPM）传感器的开发。目前，只有少量的基于SiPM的用于单光子发射计算机断层成像（SPECT）应用的辐射探测器已经被探索，并且甚至更少的实验原型被开发。使用Monte Carlo辐射输运建模工具包Geant 4版本10.5对Philips DPC 3200 SiPM基于光电传感器的薄单片闪烁体探测器的SPECT应用的优化设计进行了计算机模拟研究。20种不同的SPECT辐射探测器配置，4种闪烁体材料（NaI（Tl）、GAGG（Ce）、CsI（Tl）和LaBr $_{3}$（Ce））和5种厚度（1至5 mm）的性能通过使用7个品质因数来确定。研究发现，所有四种材料都需要4至5 mm的晶体厚度范围，以确保Philips DPC 3200 SiPM具有可接受的能量分辨率、灵敏度和空间分辨率性能。发现比这更薄的任何材料以及所有四种材料的性能由于在入射伽马/X射线光电吸收之后材料特异性荧光X射线逃逸的高概率而迅速劣化。当考虑到每种材料的磁共振成像兼容性、吸湿性和成本时，发现CsI（Tl）代表用于构建用于SPECT应用的基于可平铺Philips数字SiPM的薄单片闪烁体探测器的最有前途的材料。
2020-07-31 physics.ins-det physics.med-ph
Design of a Large Area Digital SiPM with High Fill Factor and Fully Serial Digital Readout for Single Photon Detection in Liquid Noble Gas Detectors
本文设计了一种集成单光子雪崩二极管与CMOS读出的大面积数字SiPM芯片，具有高填充因子和全串行数字读出，可用于液态惰性气体暗物质探测中的单光子探测。
2025-01-23 hep-ex physics.ins-det
Two-dimensional Optical Parallel-Plate Avalanche Counter (OPPAC) with SiPM optical readout for heavy-ion tracking
IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥德孔波斯特拉大学）；Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University（密歇根州立大学稀有同位素束设施）
该研究开发用于重离子追踪的二维OPPAC原型，由平行板和CF4构成，利用电压建电场，带电粒子触发雪崩发光，通过SiPM阵列光学读出及DAQ系统处理信号，测试结果显示其位置分辨率达亚毫米级且线性度良好。
2026-07-21 nucl-ex physics.ins-det
Monolithic MHz-frame rate digital SiPM-IC with sub-100 ps precision and 70$~μ$m pixel pitch
本文设计并表征了一种基于150 nm CMOS工艺的单片dSiPM-IC，包含32×32像素阵列，通过12位TDC实现亚100 ps精度和3 MHz采集率，总吞吐量达4 Gbps，并全面验证了其功能与性能。
2023-11-22 physics.ins-det
A high resolution scintillating fiber tracker with SiPM readout
提出了一种新型的模块化高分辨率带电粒子跟踪探测器设计，该探测器采用直径为$250μm$的圆形扩散光纤和SiPM阵列进行读出。纤维模块由8层128根纤维组成，通过碳纤维/ Rohacell泡沫结构进行机械稳定。使用直径为$300μm$和两种类型的硅光电倍增器的双折射光纤的原型已于2006年10月下旬在欧洲核子研究中心的T9 PS束线上在$10GeV$质子束中进行了测试。我们提出了测量的空间分辨率，效率和信噪比为这种设置。这种跟踪器概念的优点是具有低材料预算的紧凑和模块化设计，并且取决于硅光电倍增管的质量，只有很少或没有冷却要求。
2007-03-15 physics.ins-det
Design and evaluation of a FPGA-ADC prototype for the PET detector based on LYSO Crystals and SiPM arrays
本研究的目的是设计和评估一个简单的自由运行的模拟-数字转换器（ADC）的现场可编程门阵列（FPGA）设备的基础上完成的能量和位置读出的硅光电倍增器（SiPM）阵列的应用程序作为PET扫描仪。这种基于进位链时间-数字转换器（TDC）的FPGA ADC在Kintex-7 FPGA上实现，仅由一个片外电阻组成，因此在提高系统集成度和降低成本方面比商用芯片具有更大的优势。本文提出了一种基于FPGA ADC的前端电子学原型，并讨论了设计原理和实现考虑。使用8 × 8（晶体尺寸：4 × 4 × 15 mm 3）和12 × 12（晶体尺寸：2.65 × 2.65 × 15 mm 3）分段LYSO晶体与在22 Na点源激发下的8 × 8 SiPM（J系列，来自ON Semiconductor）阵列耦合进行实验。初始测试结果表明，校正后的两个探测器的能量分辨率为13.2%和13.5%左右，在511 keV，和洪水直方图的轮廓显示了清晰的可视化的离散闪烁体元件。所有测量均在室温（~25度）下进行，无需额外冷却
2021-08-18 physics.ins-det
Design and characterization of the SiPM tracking system of NEXT-DEMO, a demonstrator prototype of the NEXT-100 experiment
NEXT-100实验的目的是使用装有100公斤高压气态氙的TPC（同位素富集度为90%）研究氚-136同位素的无中微子双β衰变。该实验将在西班牙Canfranc Subterráneo（LSC）进行。NEXT-100采用电致发光（EL）技术进行能量测量，分辨率优于1% FWHM。TPC中的气态氙还允许记录两个β粒子的径迹，预计在10巴压力下的径迹长度可达30厘米。记录无中微子双β事件的拓扑特征的能力为双β实验提供了强有力的背景抑制因子。在本文中，我们提出了一种新颖的3D成像概念，使用涂有四苯基丁二烯（TPB）的SiPM进行EL读出，并在NEXT-DEMO（NEXT-100实验的大规模原型）中首次实现。介绍了NEXT-DEMO SiPM跟踪系统的设计和首次表征测量。从其增益图绘制的跟踪平面上的SiPM响应均匀性被示出为优于4%。基于增益漂移的电源电压补偿，研制了一种用于稳定SiPM增益的自动主动控制系统。增益被证明是稳定在0.2%的相对变化，其标称值，由滨松，在10摄氏度的温度范围内。来自电子器件和SiPM暗噪声的噪声水平通常低于ADC中10个光电子（pe）的水平。因此，为捕获跟踪信号设置了10 pe的检测阈值。ADC的全动态范围（4096通道）被证明是足够的信号电平高达200 pe/微秒，这使得记录大多数的跟踪信号。
2013-02-22 hep-ex physics.ins-det
A computer program to simulate the response of SiPMs
介绍了一个模拟SiPM响应的Monte Carlo程序。输入到程序的是平均数和时间分布的盖革放电从光，以及暗计数率。对于事件中来自亮和暗计数的每个主要盖革放电，模拟由于即时和延迟串扰和后脉冲引起的相关盖革放电，并且生成指定时间窗口中所有盖革放电的幅度和时间的表。可以选择用于模拟相关盖革放电的许多不同的基于物理的模型和统计处理。许多事件的这些列表连同单个盖革放电的脉冲形状的不同选项一起用于模拟电荷光谱，如由电流积分电荷-数字转换器测量的，或与电子响应函数卷积的电流瞬变，如由数字示波器记录的。该程序可用于将不同假设的模拟与实验数据进行比较，从而找出哪些模型最适合于给定的SiPM，优化操作条件并读取用于从实验数据中提取SiPM参数的给定应用或测试程序。
2020-06-19 hep-ex physics.ins-det
Demonstration of particle tracking with scintillating fibres read out by a SPAD array sensor and application as a neutrino active target
本文提出并首次演示了用SPAD阵列传感器读取每根闪烁光纤的新配置，实现亚毫米级径迹和单像素空间分辨率，并模拟验证了其作为中微子主动靶在GeV实验中的潜力，可重建低至150 MeV/c的质子。
2023-11-13 physics.ins-det
Exploration of optimized front-end readout circuit for time measurement of large-area SiPM arrays
本文针对TRIDENT深海中微子望远镜需求，在180 nm CMOS工艺下研究并优化了四种面向大面积SiPM阵列的读出电路架构，实现单光子时间分辨率约260 ps FWHM、阵列时间抖动小于500 ps FWHM且功耗低于7 mW/通道，满足TRIDENT应用要求。
2025-02-05 physics.ins-det
FPGA-based TDC for SiPM Timing and Amplitude Measurements
Instituto de Ciencias Físicas, UNSAM-CONICET（物理科学研究所，UNSAM-CONICET）
本研究设计了一款基于Artix-7 XC7A35T FPGA的双通道TDC，可实现SiPM的定时与幅度测量，时间分辨率为$(19\pm1)$ ps，经测试可在不同模式下稳定工作，适用于光子计数相关场景。
2026-09-01 physics.ins-det
Online control of the gain drift with temperature of SiPM arrays used for the readout of LaB$_3$:Ce crystals
LaB $_3$：Ce晶体已被引入用于医学物理中的辐射成像，具有光电倍增管或单个SiPM读出。采用来自不同生产商的1/2”和1”LaBr 3：Ce晶体进行R-D，以实现具有SiPM阵列读出的紧凑型大面积探测器（高达几cm $^2$面积），旨在实现高的光产额、良好的能量分辨率、良好的探测器线性度和对低能X射线的快速时间响应。在RIKEN-RAL μ子设施的FAMU项目中发现了一个自然的应用，该项目旨在精确测量质子Zemach半径，以解决所谓的“质子半径之谜”，这是由最近在PSI测量质子电荷半径引发的。目标是探测130 keV左右的特征X射线。在医学物理中可以预见其他应用，例如PET和伽马射线天文学。一个限制因素是SiPM阵列的增益随温度的漂移，这使得探测器的FWHM能量分辨率变差。为解决这一问题，开发了基于CAEN A7585数字电源的定制NIM模块。将介绍来自Advansid、Sensl、Hamamatsu的SiPM阵列增益漂移随温度的校正测试结果。对于典型的LaBr $_3$：Ce晶体，在$^{137}$ Cs峰处，使用Hamamatsu S13461阵列获得了优于3%的能量分辨率。这与用PMT获得的最佳可用结果相比很好。
2022-10-05 physics.ins-det
The DESY Digital Silicon Photomultiplier: Device Characteristics and First Test-Beam Results
DESY设计了一款结合SPAD阵列与CMOS电路的数字硅光电倍增管，具备像素级击中位置探测与优于100ps的时间测量能力，测试束结果验证了其在4D径迹应用中约50ps的时间分辨率与30%的探测效率。
2025-01-31 physics.ins-det
Development of High Precision Timing Counter Based on Plastic Scintillator with SiPM Readout
基于塑料闪烁体和硅光电倍增器（SiPM）读出的高时间分辨计数器已被研制成功，用于高能物理实验中需要较大尺寸计数器的场合。我们已经研究了计数器的尺寸达到$120\times40\times5$ mm^3与串联多个SiPM，以增加敏感区域，从而实现更好的时间分辨率。模拟整形和数字波形分析的读出方案进行了优化，以实现最高的时间分辨率。定时性能测量使用电子从Sr-90放射源，比较不同的闪烁器，计数器尺寸，和类型的近紫外敏感SiPM。结果，对于计数器尺寸为$60\times 30 \times 5$ mm^3且闪烁体两端各有三个SiPM（每个$3\times3$ mm^2）的情况，在1 MeV能量沉积下获得$σ=42 \pm 2$ ps的分辨率。时间分辨率随着SiPM检测到的光子数而提高。来自Hamamatsu Photonics的SiPM提供了最佳的时间分辨率，因为它们在近紫外区域具有高光子探测效率。通过增加附着到闪烁体的SiPM的数量，可以进一步改进。
2014-08-11 hep-ex physics.ins-det
Proof-of-Concept and User Perspective on Photon-to-Digital Converter Applications in Particle Physics
University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of Sherbrooke（舍布鲁克大学）
本文从粒子物理角度评估光子到数字转换器（PDC）技术，通过量热和径迹探测的概念验证，定性比较其与SiPM系统的性能，强调用户操作经验及集成便利性，并探讨其在大规模仪器和下一代高能物理实验中的潜力。
2026-09-21 hep-ex physics.ins-det
Front-end electronics development of large-area SiPM arrays for high-precision single-photon time measurement
针对TRIDENT混合数字光学模块中大面积SiPM时间分辨率退化问题，本文提出串并联差分输出SiPM阵列及高速前置放大与多通道求和电路，在单通道实现约300 ps FWHM的单光子时间分辨率。
2024-06-07 hep-ex physics.ins-det
A SiPM photon-counting readout system for Ultra-Fast Astronomy
很少有工作已经做了搜索在毫秒到纳秒制度的天体物理瞬态光发射具有显着的灵敏度。我们称之为“超快天文学”，或UFA。为了在尽可能短的时间尺度上调查瞬态，我们开发了我们自己定制的读出系统的硅光电倍增器（SiPM）为基础的UFA相机，用于传统的天文望远镜。SiPM，可在阵列封装成像领域，能够在可见光波长范围内的时间标记的单光子检测。我们的读出系统由16个通道的14位数据记录。每个通道包括一个50 dB增益前置放大器、信号整形电路、模拟前端、模数转换器和一个用于数据记录的Xilinx UltraScale+现场可编程门阵列多用途片上系统（FPGA-MPSoC）板。我们表明，我们的系统成功地读出的数据从SiPM在16 ns的时间间隔，每通道的最大功耗为300 mW，并能够执行并发16通道读出。
2022-03-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Initial PET Performance Evaluation of a Preclinical Insert for PET/MRI with Digital SiPM Technology
Hyperion-IID是一种正电子发射断层成像（PET）插件，允许在临床磁共振成像（MRI）扫描仪中同时操作。为了读出所采用的间距为1 mm、高度为12 mm的LYSO晶体阵列的闪烁光，使用数字硅光电倍增器（DPC 3200-22，Philips Digital Photon Counting）（DPC）。基本PET性能的能量分辨率，符合分辨率时间（CRT）和灵敏度作为操作参数的函数，如操作温度，所施加的过电压，活性和DPC的配置参数，进行了系统级评估。测得的能量分辨率没有显示出对所选参数的较大依赖性，并且对于低活性在12.4-12.9%的范围内，并且在~100 MBq的活性下降低至~13.6%。CRT强烈地依赖于DPC的所选触发方案（Trigger Scheme，缩写为TCHR）。我们测量了大约260 ps，440 ps，540 ps和1300 ps的分别为101 -4。具有70 mm长放射性管的NEMA NU 4小鼠大小散射体模的真实灵敏度取决于操作参数，在低放射性下确定为0.4-1.4%。在高达100 MBq的活度下，随机分数保持在5%以下，并且对于411-561 keV的能量窗口，散射分数被评估为约6%，对于250-625 keV的能量窗口，散射分数被评估为约16%。此外，我们进行了成像实验，使用小鼠大小的热棒幻影和大兔子大小的幻影。在重建的小鼠大小的热棒体模的2D切片中…
2016-04-15 physics.ins-det physics.med-ph
SiPMs coated with TPB : coating protocol and characterization for NEXT
硅光电倍增器（SiPM）是NEXT中用于跟踪读出的光子探测器，NEXT是一个使用高压气态氙时间投影室（TPC）的无中微子ββ衰变实验。气体探测器中事件轨迹和拓扑结构的重建是本底剔除的关键。在可用于跟踪的市售传感器中，SiPM具有重要的优势，主要是高增益、耐用性、成本效益和放射纯度。然而，它们的主要缺点是在氙闪烁的发射光谱（峰值在175 nm）中不灵敏。这是克服这些传感器与有机波长移位四苯基丁二烯（TPB）涂层。在本文中，我们描述的协议开发的涂层SiPMs与TPB和测量进行表征的涂层以及在UV-VUV范围内的涂层传感器的性能。
2012-01-10 hep-ex physics.ins-det
Test Beam Characterization of a Digital Silicon Photomultiplier
本研究在DESY II测试束设施中表征了采用150纳米CMOS工艺制造的数字硅光电倍增管原型，证明其能以约20微米位置精度和优于50皮秒的时间精度探测最小电离粒子，探测效率约31%。
2024-12-09 physics.ins-det
A waveform and time digitization mainboard prototype for the hybrid digital optical module of TRIDENT neutrino experiment
针对TRIDENT中微子实验的混合数字光学模块需求，设计定制数字化主板原型，实现多通道波形同步采样与高精度时间测量，达到优异的单光电子探测性能与亚纳秒计时分辨率。
2025-11-19 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Liquid Scintillators for Large Area Tracking System
本文报道了用于大面积探测器的无毒清洗液的研究。液体扩散器阵列提供了一种相当简单的工具，用于检测穿过表面的带电粒子，并跟踪它们穿过限定体积的路径。沿着液体净化容器插入波长偏移纤维显著地改善了在净化器两端的光收集。我们已经证明，我们可以实现O（1 ns）的时间分辨率，允许良好的空间分辨率。光纤液体蒸发器由光电倍增管或SiPM读取，提供了一种廉价的替代技术，很好地满足了MATHUSLA实验跟踪系统的要求。
2020-04-29 hep-ex physics.ins-det
Real-Time FPGA-Based SiPM Detector Emulation Using a Temporally Quantized Model
Nuclear Instruments SRL（核仪器有限公司）；Università degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学）
提出一种基于FPGA的实时探测器仿真器，通过时间量化和硬件信号整形，将SimSiPM的微观仿真转化为物理可实现的模拟信号，实现高吞吐、低延迟的硬件在环测试。
2026-07-02 physics.ins-det
SiPM and PMT Driving, Signals Count and Peak Detection Circuits, suitable for Particle Detection
由于高能粒子与附接到这些光学接收器的散射器的碰撞，从光学接收器（如SiPM和PMT）接收的信号是微弱且快速的。为了用电子电路测量信号的数量以及它们的峰高，有必要优化信号。文中给出了一个SiPM驱动电路、信号计数和峰值测量的实例。文中还介绍了优化信号所需的电子电路，包括放大、消除背景噪声、信号数字转换和增加信号持续时间。最后给出了两个电路的测试结果，以验证电路的正确工作。这样的系统具有若干优点。这一套体积小，便于携带。它的工作电压为12伏，电流约为0.3安培，因此可以在任何测试中轻松使用。此外，建造这样一个系统的成本比提供类似的现成系统要低得多。因此，似乎所有或部分这些电路的使用可以为研究人员有用。本文在提供优化信号的特殊方法的同时，为读者提供了构建和测试电路的连贯而完整的方法，如果读者熟悉电子学和检测器的基础知识，他或她可以毫无问题地重建电路。因此，本文的部分内容可能具有教育和评论形式。看来，没有这些条款，阅读的权利将无法实现。
2022-10-01 hep-ex physics.ins-det
Data Acquisition and Signal Processing for the Gamma Ray Energy Tracking Array (GRETA)
伽马射线能量跟踪阵列（GRETA）是目前正在开发的4 π探测器系统，能够确定锗晶体内多种伽马射线相互作用的能量、定时和跟踪，如伽马射线能量跟踪束内阵列（GRETINA）所示。电荷敏感放大器仪表的晶体和他们的输出转换使用模拟到数字转换器的实时数字处理。在本文中，我们将介绍的探测器系统和数据采集的设计。我们将描述用于在低速率和高速率下找到伽马射线的能量和定时的数字信号处理路径的实时组件。我们将描述数据采集系统硬件和固件的性能，并与要求进行比较。
2020-10-30 physics.ins-det
Barrel time-of-flight detector for the PANDA experiment at FAIR
FAIR的PANDA实验的桶飞行时间探测器预计将作为闪烁体瓦（SciTil）Hodoscope，基于几千个小塑料闪烁体瓦，直接连接硅光电倍增器（SiPM）读出。该系统的主要任务是精确确定粒子轨迹的时间原点，以避免高碰撞率下的事件混合，相对飞行时间测量以及低动量状态下的粒子识别。主要要求是使用最小材料量和$σ< 100\,\mathrm{ps}$的时间分辨率。我们已经进行了广泛的优化研究和原型测试，以证明SciTil设计的可行性，并完成研发阶段。在2.7 GeV/c质子束流中，利用KETEK和Hamamatsu的SiPM（有效面积为$3\times3\,\mathrm{mm^2}$）获得了约80 ps的时间分辨率。采用飞利浦公司的数字光子计数器，时间分辨率可达30 ps左右。
2015-07-21 physics.ins-det
Investigation of the Coincidence Resolving Time performance of a PET scanner based on liquid xenon: A Monte Carlo study
在PET扫描器中重合记录的两个511 keV伽马的飞行时间的测量提供了减少随机背景的有效方式，并且因此增加了扫描器灵敏度，只要伽马的重合分辨时间（CRT）足够好。当今最好的商业PET-TOF系统（基于LYSO晶体和数字SiPM）是Philips的VEREOS，其CRT为316 ps（FWHM）。在本文中，我们提出了一个Monte Carlo研究的CRT性能的PET扫描仪利用液体氙的蒸发性能。我们发现，一个优秀的CRT的70 ps（取决于PDE的传感器），可以得到如果扫描仪仪器与硅光电倍增器（SiPMs）敏感的紫外线氙发射。或者，可以获得160 ps的CRT，用涂有合适的波长移位器的（便宜得多的）蓝敏感SiPM装备扫描仪。这些结果显示了基于液体氙的PET装置的优异的飞行时间能力。
2016-09-17 hep-ex physics.ins-det
Real-Time FPGA-based Digital Signal Processing and Correction for a Small Animal PET
小动物正电子发射断层成像（PET）专用于小动物成像，其要求高的位置和能量精度，以及良好的电子器件的灵活性和效率。本文介绍了一种基于LYSO晶体阵列、SiPM和电阻网络读出方法的绒猴脑PET系统的数字信号处理逻辑设计。我们在单个Xilinx Artix-7现场可编程门阵列（FPGA）中实现了32通道信号处理。该逻辑被设计为支持四种在线模式，即常规数据处理模式、洪水图构建模式、能谱构建模式和原始数据模式。集成了几个功能，包括二维（2D）原始位置计算，晶体定位，事件过滤和同步检测。此外，还集成了一系列在线校正，如光子峰值校正到511 keV和晶体粒度的时间测量结果校正。千兆以太网接口用于数据传输、查找表（LUT）配置和命令发布。流水线逻辑工作在125 MHz，信号处理能力超过所需的数据速率1，000，000事件/s/通道。进行了一系列初步试验。结果表明，该逻辑设计满足应用要求。
2019-09-26 physics.ins-det
Label-free timing analysis of SiPM-based modularized detectors with physics-constrained deep learning
Central China Normal University（华中师范大学）；Tsinghua University（清华大学）
本文提出一种带物理正则化的无标签深度学习定时方法，利用内在时间相关性训练并校准模型，在 SiPM 玩具实验和电磁量能器实验中验证了高精度与鲁棒性。
2023-08-22 cs.LG physics.ins-det
RD50-MPW3: A fully monolithic digital CMOS sensor for future tracking detectors
CERN-RD 50 CMOS工作组开发了RD 50-MW系列单片高压CMOS像素传感器，可用于未来的高亮度实验，如HL-LHC和FCC-hh。在这方面的贡献，在这个系列，RD 50-MPW 3，最新的原型设计。概述了它的像素矩阵和数字读出外围，讨论了在芯片中实现的新结构和它们旨在解决的问题。传感器的主要模拟和数字功能已经过测试，并提出了芯片的初步实验室表征。
2023-01-17 hep-ex physics.ins-det
Proton tracking in a high-granularity Digital Tracking Calorimeter for proton CT purposes
迄今为止，利用质子的放射治疗利用来自X射线CT的信息，以便估计患者中的穿过的组织的质子阻止本领。在组织中从X射线衰减到质子阻止本领的转换引入了范围的大约2-3%的范围不确定性，这些不确定性有助于增加添加到患者中的目标体积的必要规划裕度。成像方法和模式，如双能CT和质子CT，已经考虑在追求获得尽可能好的估计质子阻止能力。在这项研究中，一个数字跟踪量热仪的基准验证的概念质子CT的目的。数字跟踪量热计用于单个高能质子的径迹和能量重建。所提出的原型形成了质子CT系统的基础上，使用一个单一的跟踪和量热技术。这一优点简化了质子CT系统的设置并降低了成本，这是数字跟踪量热仪的独特功能。从AGORFIRM束线在KVI-CART在荷兰格罗宁根和蒙特卡罗模拟结果的数据被用来为了开发一个跟踪算法的剩余范围的估计大量的并发质子轨道。单个质子的射程目前可以用4%的分辨率来估计。该原型的读出系统能够通过在每个读出帧中使用500个并行质子轨道来处理1 MHz的有效质子频率，这处于目前类似原型的高端范围。未来进一步优化的原型将能够高速和更准确地确定治疗束中单个质子的范围。
2017-06-14 physics.ins-det physics.med-ph
3D tracking the Brownian motion of colloidal particles using digital holographic microscopy and joint reconstruction
本研究结合像素超分辨率与逆问题方法，通过数字全息显微镜采集视频全息图并联合优化参数，实现了布朗运动胶体粒子的高精度3D追踪与尺寸表征。
2015-06-19 physics.ins-det physics.optics
First-principle event reconstruction by time-charge readouts for the Taishan Antineutrino Observatory
针对台山反中微子观测站（TAO）的反应堆中微子能谱测量需求，提出基于第一性原理的SiPM时间-电荷纯概率重建模型，实现优于20mm的顶点分辨率及1MeV处2%的能量分辨率，为无分段探测器的计算径迹量能器研究奠定基础。
2025-04-19 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Tracking length and differential wavefront sensing signals from quadrant photodiodes in heterodyne interferometers with digital phase-locked loop readout
本文提出了一种利用数字锁相环读出相位的外差式激光干涉仪中的四象限光电二极管（QPD）跟踪信号的方法。代替单独跟踪来自QPD的四个段并且然后将结果组合成长度和差分波前感测（DWS）信号，该方法采用直接对组合的长度和角度信号进行操作的一组耦合跟踪回路。好处是增加了环路中的信噪比，以及使环路带宽适应被跟踪信号的不同动态行为的可能性，这些信号现在对应于物理上有意义的可观测量。我们证明了高达6 dB的单段跟踪，这使得该计划在超低光条件下的精密卫星间激光干涉测量的应用程序的一个有吸引力的解决方案的改进。
2020-11-14 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
A Sensor with Analog and Digital Pixels in 0.15 micron SOI Technology
设计、制造了一种采用深亚微米SOI CMOS工艺的单片像素传感器。该技术对于粒子跟踪和成像中的应用具有重要意义。原型芯片的特点是像素的10微米间距排列在两个模拟部分和一个数字部分与比较器和锁存器集成在每个像素。原型响应已测试与红外激光器和1.35 GeV的电子束从注入助推器在LBNL先进光源提取。还介绍了在LBNL 88英寸回旋加速器上进行的低能质子和中子辐照试验的结果。
2008-07-01 physics.ins-det
Silicon Avalanche Pixel Sensor for High Precision Tracking
提出了一种创新的位置敏感像素化传感器的开发，以高精度检测和测量电离粒子的坐标。硅雪崩像素传感器（APiX）基于雪崩像素的垂直集成，雪崩像素成对连接，以全数字模式同时工作，芯片上嵌入了处理电子器件。APiX传感器满足了在大占用情况下需要高空间分辨率的跟踪系统中最大限度地减少材料预算和相关多重散射效应的需求。新传感器的预期操作特性：低噪声、低功耗和合适的辐射耐受性。APiX器件提供关于撞击带电粒子坐标位置的片上数字信息，并且可以被视为像素化阵列的模块化系统的构建块，实现稀疏化读出。技术挑战是CMOS工艺下器件的3D集成和处理电子器件的集成。
2013-11-30 hep-ex physics.ins-det
Historical building stability monitoring by means of a cosmic ray tracking system
在海平面上，宇宙射线辐射主要由高能μ子组成，μ子是能够穿过数千米岩石的高度穿透性粒子。宇宙射线辐射是用来研究物质内部结构的第一个射弹源，目前主要用于粒子探测器的测试和校准。宇宙射线辐射在地球表面的普遍存在和稳定性以及高穿透能力促使它在粒子物理学以外的领域，从地质和考古研究到工业应用和民用安全等领域得到利用。在本文件中，宇宙射线μ介子探测技术进行评估，在土木工程领域的稳定性监测应用，特别是静态监测的历史建筑物，其中保护的限制是更严重的，所研究的变形现象的时间演变可能是几个月或几年的顺序。作为一个重要的案例研究，监测的木制拱形屋顶的“Palazzo della Loggia”在布雷西亚镇，在意大利，已被认为是。在所考虑的情况下，通过蒙特卡罗模拟研究了基于宇宙射线跟踪的监测系统的可行性以及性能和局限性，并与更传统的监测系统进行了比较。μ子探测器适合于这种特殊的应用，以及μ子探测器的原型上的一些初步测试的结果的基础上，蒸发光纤和硅光电倍增器SiPM的要求。
2014-03-07 astro-ph.IM physics.ins-det physics.soc-ph
An efficient fluorescent single-particle position tracking system for long-term pulsed measurements of nitrogen-vacancy centers in diamond
一个简单方便的设计，使实时三维位置跟踪的氮空位（NV）中心的金刚石。该系统完全由商用组件（单光子计数器、高速数模转换器、基于相敏探测器的反馈设备和压电台）组成，无需定制编程或严格的优化过程。随着计数器和跟踪器的大输入范围与单光子计数的高灵敏度相结合，高速位置跟踪（250 nm阶跃式位置偏移后的上限恢复时间为0.9 s）不仅可以对明亮的系综进行跟踪，还可以对低光子收集效率的单个到少数NV中心进行跟踪。跟踪仅需要10 nm的位置调制，这允许长期同时进行位置跟踪和脉冲测量。因此，即使没有光子收集优化，该跟踪系统也能够以非常高的分辨率测量单自旋磁共振和拉比振荡。该系统可广泛应用于与NV中心量子操纵研究相关的各种领域，诸如NV光学捕获、流体动力学中的NV跟踪以及使用生物细胞内的NV中心的生物感测。
2018-01-06 cond-mat.other physics.ins-det quant-ph
