Measurements of timing resolution of ultra-fast silicon detectors with the SAMPIC waveform digitizer
SAMpler for PICosecond time（SAMPIC）芯片由CEA/IRFU/SEDI，Saclay和CNRS/LAL/SERDI，Orsay合作设计。它得益于时间数字转换器的快速响应和波形数字化仪的多功能性，可执行精确的定时测量。由于采样信号，可以使用最佳利用脉冲形状的智能算法来提高时间分辨率。已经开发了一个软件框架来分析SAMPIC的输出数据，并通过使用一个恒定的分数分频器或快速互相关算法提取定时信息。SAMPIC的定时能力与软件框架一起进行了测试，使用由信号发生器或由脉冲红外激光照射的硅探测器产生的脉冲。在这些理想的实验条件下，SAMPIC芯片已被证明能够与合成信号和40 ps与硅探测器信号的时序分辨率低至4 ps。
2016-08-11 hep-ex physics.ins-det
MUX64, an analogue 64-to-1 multiplexer ASIC for the ATLAS High Granularity Timing Detector
我们提出了设计和性能的MUX64，一个64比1的模拟多路复用器ASIC的ATLAS高粒度定时检测器（HGTD）。MUX 64将其64个输入中的一个输入传输到lpGBT ADC通道，该输入由六条地址线选择，用于监控电压或温度。采用TSMC 130 nm CMOS工艺制造的ASIC原型采用引线键合和QFN 88封装格式制备。总共对280个芯片进行了功能和质量保证检查。在85 ℃下进行的加速老化试验显示，16天内的降解可忽略不计。
2023-02-24 hep-ex physics.ins-det
Test-beam results from MiniCACTUS-v2: A depleted monolithic CMOS timing sensor prototype
Institute for High Energy Physiscs (IFAE) Campus Autonomous University of Barcelona (UAB)（巴塞罗那自治大学高能物理研究所）；Autonomous University of Barcelona (UAB)（巴塞罗那自治大学）；Catalan Institution for Research and Advanced Studies (ICREA)（加泰罗尼亚研究与高级研究学院）；University of Liverpool（利物浦大学）
MiniCACTUS-v2原型在测试束实验中实现了0.5毫米×0.5毫米像素48.88皮秒的时间分辨率，展示了高精度的单粒子时间标记能力。
2026-02-23 hep-ex physics.ins-det
Design and performance of the Fermilab Constant Fraction Discriminator ASIC
本研究介绍了专为读出LGAD信号开发的FCFD ASIC，其直接集成CFD以应对信号幅度变化，实测在宽信号幅度下时间响应变化≤15 ps，对20 fC以上信号的时间分辨率贡献为10 ps，无需额外时间游动校正，更可靠且降低运行复杂度。
2023-06-12 hep-ex physics.ins-det
What is the theoretical time precision achievable using a dCFD algorithm ?
使用标准模拟方法可实现的时间精度是众所周知的。最近在讲习班、会议或培训班上提出了使用数字化信号的计时方法的几种表达方式。大多数只是部分准确。本文提出了一种基于数字化信号数字化处理模拟鉴相算法的定时精度综合计算方法。这些计算的结果进行了讨论的各种情况下的样品之间的相关性。
2016-06-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Precision timing measurement of phototube pulses using a flash analog-to-digital converter
本文介绍了GEUX前向量热计的Flash ADC读出的定时特性，它依赖于精确测量FEU 84-3光电倍增管的脉冲到达时间来抑制本底。测试使用两种不同的250 MHz原型闪存ADC器件进行，一种为8位采样深度，另一种为12位采样深度。所有测得的时间分辨率都优于1 ns，与信号大小无关，这是GSTX前向量热计的设计目标。对于幅度为100 mV的脉冲，定时分辨率为0.57 ± 0.18 ns，而对于500 mV脉冲，定时分辨率为0.24 ± 0.08 ns。
2010-05-28 physics.ins-det
DIAMASIC: A multichannel front-end electronics for high-accuracy time measurements for diamond detectors
本文介绍了一种用于快速高精度时间测量系统的8通道预分频-反分频电路的设计和测试结果。该电路采用电阻反馈跨导放大器结构和前沿鉴相级。该电路采用130 nm CMOS工艺设计。其预期用作前端电子设备，用于使用金刚石探测器测量飞行时间。芯片尺寸为1.27 × 1.22mm ~ 2，在1.2V电源电压下，单通道总功耗为1.5mW。测试结果表明，对于10 fC的输入电荷脉冲，定时抖动约为80 ps。
2021-10-24 physics.ins-det
Real-Time Discrete SPAD Array Readout Architecture for Time of Flight PET
单光子雪崩二极管（SPAD）阵列已被证明是飞行时间正电子发射断层成像（PET）的重要候选者。离散读出方案减轻了模拟方案的低噪声要求，并提供对阈值电平和时序拾取策略的非常精细的控制。高的光学填充因子对于这样的检测器中的定时性能是至关重要的，并且因此对于紧密集成的电子器件来说空间是有限的。尽管如此，生产、日常使用的PET扫描仪必须最小化带宽使用、数据量、数据分析时间和功耗，因此需要尽可能靠近检测器的实时读出和数据处理架构。我们提出了一个全数字化，嵌入式实时读出架构的SPAD为基础的探测器。读出电路直接位于SPAD阵列下方，而不是位于其内部或旁边，以消除填充因子与电路能力的折衷。整个实时引擎在标准操作模式下将传输的数据减少了8倍。与小型本地内存缓冲区相结合，这显著减少了整体采集死区时间。制造了具有6个闪烁体通道的单独读出的原型装置。定时读出由第一个光子计数器和31 ps时间到数字计数器提供，而能量读取和事件封装使用标准逻辑实时完成。专用串行输出线在波形模式下支持170k计数每秒（CPS）的持续速率，而标准操作模式支持2.2 MCPS。
2014-06-15 physics.ins-det
Fast Frontend Electronics for high luminosity particle detectors
未来的核物理和粒子物理实验正朝着高光度的方向发展，以获得被抑制的过程，如罕见的B衰变或奇异的粲偶素共振。在这种情况下，高速率能力是电子仪器的关键要求，以及用于精确事件重建的出色时序分辨率。探测器专用前端电子设备（FEE）的开发变得越来越具有挑战性。目前的研发趋势是多用途FEE，它可以很容易地适应各种各样的探测器，而不会损害所需的高性能。我们报告的高精度定时解决方案，利用高带宽的前置放大器和快速鉴别器提供时间超过阈值的信息，可用于电荷测量或步行校正，从而提高可获得的定时分辨率。输出信号为LVDS，可直接馈入多点TDC读出。单光子信号，典型的成像切伦科夫探测器的电子性能进行了研究。本文还研究了塑料发光体产生光信号的相反条件。实现了每通道数MHz的高计数率，并且在使用全读出链的测试实验中可以获得优于100 ps的定时分辨率。
2015-02-17 physics.ins-det
Exploring unique design features of the Monolithic Stitched Sensor with Timing (MOST): yield, powering, timing, and sensor reverse bias
Nikhef（荷兰国家核与亚原子物理研究所）；CERN（欧洲核子研究组织）；Utrecht University（乌得勒支大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
本文介绍了具有定时功能的单片缝合传感器（MOST）的设计特点，包括其独特的电源管理、定时信息保留及反向偏置方法，旨在提升传感器性能。
2025-04-18 hep-ex physics.ins-det
LGAD Detector Concept for TOPSiDE Project
我们报道了一个低增益雪崩二极管（LGAD）探测器的概念，将集成到TOPSiDE，这是正在开发的EIC（电子离子对撞机）项目。LGAD探测器将取代其位置，以解决TOPSiDE项目的飞行时间测量要求。为了实现所需的10 ps的时序分辨率，LGAD将是完全单片结构，消除了寄生元件的杂交。检测器本身将由LGAD传感器、放大和鉴别以及超阈值时间逻辑元件组成。在这个阶段，我们正在优化LGAD传感器设计，并准备一个基于分立元件的读出电路。在这项工作中，我们将提出一个概念LGAD硅探测器和恒定分数线（CFD）电路实现的模拟结果。概念探测器的时序分辨率用EDA工具模拟，如Silvaco Atlas和LTSpice，并结合Monte-Carlo模拟器将Landau分布解析到电路读出模拟中。我们实现的最佳时间分辨率为23 ps。
2021-12-20 physics.acc-ph 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
Timing performance of the Timepix4 front-end
一个特点的Timepix 4像素前端的定时性能的强烈关注。外部产生的测试脉冲被用来探测每像素的时间-数字转换器（TDC），并通过精确地控制测试脉冲到达时间的步长为10 ps来测量时间仓的大小。结果表明，TDC可以实现60 ps的时间分辨率，只要执行校准以补偿像素TDC的压控振荡器中的频率变化。Timepix 4的内部时钟分配系统用于以约20 ps的步长控制内部生成的模拟测试脉冲的到达时间。模拟测试脉冲机制将受控量的电荷直接注入到像素的模拟前端（AFE）中，并且用于测量作为信号电荷的函数的时间分辨率，而与TDC无关。结果表明，对于默认配置，在空穴收集模式下的AFE时间分辨率被限制为105 ps。然而，这可以通过以增加的功耗为代价增加的偏置电流来提高到约60 ps。对于电子收集模式，AFE的时间分辨率为47 ps的裸Timepix 4设备在21 ke的信号电荷测量。据观察，来自键合传感器的附加输入电容将该数字减小到62 ps。
2022-07-11 physics.ins-det
Efficient Machine Learning Approach for Optimizing the Timing Resolution of a High Purity Germanium Detector
University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
我们在这里描述了一种有效的基于机器学习的方法，用于提取波形的到达时间的参数的优化，特别是那些由60立方厘米的同轴高纯锗探测器（HPGe）的511 keV湮灭伽马射线的检测所产生的。该方法利用一种称为自组织映射（SOM）的人工神经网络（ANN），根据其上升沿的形状对HPGe波形进行聚类。通过最小化HPGe信号和BaF 2闪烁探测器产生的信号之间的时间差来找到属于特定簇的HPGe波形的最佳定时参数。将这些可变定时参数应用于HPGe信号，在511 keV光峰值（定义为511 +- 50 keV）处实现了约4.3 ns的伽马符合定时分辨率，并且对于整个伽马光谱实现了约6.5 ns的定时分辨率-而不会拒绝任何有效脉冲。这种定时分辨率接近模拟核电子学获得的最佳结果，而没有模拟优化过程的相应复杂性。我们进一步证明了机器学习方法的普遍性和有效性，通过将该方法应用于在样品上注入高能正电子后生成次级电子飞行时间谱。
2020-03-31 cond-mat.mtrl-sci cs.LG hep-ex
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
Development and Performance Verification of the GANDALF High-Resolution Transient Recorder System
在高能物理中，使用当今的探测器，人们经常面临几纳秒长的快速模拟脉冲，其覆盖大的动态范围。在许多实验中，幅度和定时信息都必须以高精度测量。此外，每个读出通道的数据速率可以达到几MHz，这导致对堆积脉冲的分离的高要求。为了对欧洲核子研究中心（CERN）的COMPASS实验进行升级，我们设计了GANDALF瞬态记录器，其分辨率为12bit@1GS/s，模拟带宽为500 MHz。信号被高精度数字化，并通过快速算法进行处理，以实时提取脉冲到达时间和幅度，并生成用于实验的触发信号。该6 U-VME 64 x/VXS模块具有多达16个模拟通道、深度存储器和高数据速率接口，不仅是一个无死区的数字化单元，还具有Virtex 5-SXT FPGA实现的巨大数值能力。在FPGA中实现的快速算法可用于解开可能的堆积脉冲，并从采样的脉冲形状确定时间分辨率优于50 ps的定时信息。
2011-12-19 hep-ex physics.ins-det
MiniCACTUS: A 65 ps Time Resolution Depleted Monolithic CMOS Sensor
MiniCACTUS是一种基于150 nm CMOS工艺设计的耗尽型单片传感器原型，旨在用于未来高能物理实验的大规模定时探测器。该传感器通过优化保护环实现高压偏置和快速电荷收集，并在CERN SPS测试束实验中利用片上前端和判别器测量到65.3 ps的时间分辨率。
2023-09-15 physics.ins-det
Timing measurements with a 3D silicon sensor on Timepix3 in a 180 GeV/c hadron beam
测试光束测量已经进行了3D传感器上的Timepix 3 ASIC和时间测量。将测量结果与Timepix 3上的薄平面传感器的测量结果进行比较。它示出，对于一个垂直入射光束的时间分辨率的两个检测器是由Timepix 3前端占主导地位。3D检测器主要由时间-数字转换，而模拟前端抖动也为薄平面检测器提供了显著的贡献。与薄平面探测器的683（8）ps相比，3D探测器达到567（6）ps的总时间分辨率。然而，对于掠射角射束，薄平面检测器实现了更好的时间分辨率，因为它具有较低的像素电容，并且因此对于主要发生在这种类型的测量中的低电荷信号，受到模拟前端中的抖动的影响较小。最后，它也表明，3D和薄平面探测器可以实现约100 ps和250 ps，分别为大集群的时间分辨率，通过结合许多单次击中测量。
2021-05-25 physics.ins-det
Timing resolution from beam tests on thin LGADs down to 16.6 ps
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）；Università degli Studi di Torino（都灵大学）；Università del Piemonte Orientale（皮埃蒙特种师大学）；Fondazione Bruno Kessler（布鲁诺·凯斯勒基金会）；Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（特伦托基础物理与应用研究所）
研究通过在DESY测试束流设施中使用4GeV/c电子束，评估了优化用于极端辐射条件的低增益雪崩二极管（LGADs）的时钟分辨率，发现20微米厚传感器的时钟分辨率达到16.6皮秒。
2026-04-02 physics.ins-det
Timing performance of the LHCb VELO Timepix3 Telescope
我们进行了详细的研究的LHCb VELO Timepix 3望远镜的定时性能与180 GeV/c的混合强子束在欧洲核子研究中心SPS。为了提高单平面时间测量的分辨率，提出了一种双重方法，从而使整个轨道时间测量更加精确。第一步使用重构轨道的空间信息结合传感器中测量的信号电荷来校正不同效应的混合：载流子漂移时间的变化;信号感应的变化，这是像素中的非均匀加权场的结果;最后，模拟前端中的时间游走。第二步校正Timepix 3中的系统定时偏移，范围为-2 ns至2 ns。通过应用该方法，我们将跟踪时间分辨率从438 $\,\pm\,$ 16 ps提高到276 $\,\pm\,$ 4 ps。
2020-08-11 physics.ins-det
Performance of a front-end prototype ASIC for the ATLAS High Granularity Timing Detector
本研究设计了面向ATLAS高粒度定时探测器的前端原型ASIC ALTIROC1，测试了两种前置放大器架构的性能，分析了连接LGAD传感器后的耦合影响，验证其满足项目指标并通过束流测试获得了时间分辨率结果。
2023-07-25 hep-ex physics.ins-det
SPIDER, a Waveform Digitizer ASIC for picosecond timing in LHCb PicoCal
CNRS / IN2P3 / IJCLab（法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织国际合作联合研究所）；CNRS / IN2P3 / LPCA（法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织国际合作克莱蒙费朗分析实验室）；CNRS / IN2P3 / LPC（法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织国际合作卡昂实验室）；CNRS / IN2P3 / IP2I（法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织国际合作里昂物理研究所）
SPIDER是一种用于LHCb PicoCal的ASIC，通过高采样频率和数字算法实现皮秒级时间测量，适用于未来加速器的快速探测器。
2025-12-19 hep-ex physics.ins-det
Performance of a Front End prototype ASIC for picosecond precision time measurements with LGAD sensors
对于LHC的高亮度阶段，ATLAS实验建议在前向区域增加一个高粒度定时探测器（HGTD），以减轻增加堆积的影响。选择的检测技术是低增益雪崩检测器（LGAD）硅传感器，可以提供低于50 ps的出色的定时分辨率。前端读出ASIC必须保持传感器的性能，同时保持低功耗。本文介绍了第一个原型的前端ASIC，名为ALTIROC0，其中包含的读出芯片的模拟阶段（100和100）的结果。ASIC的特点是单独和作为一个模块的一部分，与2 $\times$ 2 LGAD阵列的1.1 $\times$ 1.1 mm $^2$垫凸点键合到它。的各种贡献的电子时间分辨率进行了研究，在测试台测量与校准设置。当ASIC单独使用或与凸点接合传感器一起使用时，ASIC的抖动对于10 fC的注入电荷优于20 ps。使用超过阈值的时间测量，可以将由不同注入电荷的不同响应引起的时间游走效应校正至10 ps。ASIC和LGAD传感器的综合性能是在2018年10月的一次束流测试活动中测量的，在CERN SPS使用120 GeV能量的π介子，所有测量模块的综合性能约为40 ps。所有测试模块都表现出良好的效率和时间分辨率的一致性。
2020-07-07 hep-ex physics.ins-det
Comparative evaluation of analogue front-end designs for the CMS Inner Tracker at the High Luminosity LHC
由硅像素模块制成的CMS内部跟踪器将在高亮度LHC期间开始之前完全更换。新型内跟踪器系统的关键组件之一是由RD53协作组开发的读出芯片，特别是其模拟前端，它接收来自传感器的信号并将其数字化。三种不同的模拟前端（同步、线性和差分）在RD53A演示芯片中设计和实现。进行了专门的评估程序，以选择最合适的设计来构建能够以高效率和一小部分假像素命中维持高粒子率的耐辐射像素探测器。测试结果表明，所有三个模拟前端的优点，但也有局限性。差分前端表现出非常低的噪声，但阈值调谐在照射后变得有问题。此外，反馈回路中的饱和会影响信号返回基线，从而增加死区时间。同步前端显示出非常好的时序性能，但也有较高的噪声。对于线性前端，所有参数均在规格范围内，尽管该设计具有最大的时间步行。在改进的设计中解决并缓解了这一限制。在CMS内部跟踪器操作要求的背景下分析了三种前端的优缺点，从而选择了改进设计的线性前端集成在最终的CMS读出芯片中。
2021-10-29 hep-ex physics.ins-det
Performance comparison between signal digitizers and low-cost digital oscilloscopes: spectroscopic, pulse shape discrimination and timing capabilities for nuclear detectors
信号数字化仪彻底改变了核物理中辐射探测器的电子读数方法。这些高度专业化的设备旨在获取核物理实验中探测器特有的信号。信号采集所需的多个模块的功能现在可以由单个数字转换器取代。正如名称所暗示的那样，利用这种读出模块，信号首先被数字化（即，信号波形被采样并转换为数字表示），然后被存储或被实时分析。在能量、时间分辨率和采集速率方面，其性能可以与传统的模拟对应物相当或更好。在这项工作中，我们研究了使用通用数字示波器作为核探测器的信号数字化器。为了进行适当的比较，我们采用了分布式数据采集系统（DAQ），它简化了硬件和在线数据分析之间的接口。来自一组典型辐射探测器的信号被数字化并使用非常相同的算法进行分析，以避免由于不同的软件分析而导致的偏差。我们比较了两个传统的信号数字化仪（CAEN DT5725和CAEN DT5751）的两个低成本的数字示波器（Digilent模拟发现2，和红火龙果STEMLab 125 - 14），在他们的光谱（能量分辨率），时间分辨率，脉冲形状的歧视，和最大采集速率的能力。
2020-06-02 physics.app-ph physics.ins-det
Beam test results of IHEP-NDL Low Gain Avalanche Detectors(LGAD)
为了满足即将到来的高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）对时间分辨率的要求，ATLAS正在研究一种基于低增益雪崩探测器（LGAD）的新型探测器--高粒度定时探测器（HGTD）。中国科学院高能物理研究所（IHEP）与北京师范大学新器件实验室（NDL）合作研制了两种IHEP-NDL LGAD（BV 60和BV 170），目前正在进行详细研究。这些探测器在DESY用$5GeV$电子束进行了测试。选择SiPM探测器作为参考探测器，以获得LGAD的时间分辨率。通过高斯函数拟合提取LGAD和SiPM之间的时差波动。采用CFD方法消除了时间游走的影响。分别得到了BV 60和BV 170下的$41 \pm 1 ps$和$63 \pm 1 ps$的时间分辨率。
2020-05-15 physics.ins-det
Test-beam Performance Results of the FASTPIX Sub-Nanosecond CMOS Pixel Sensor Demonstrator
本文介绍FASTPIX亚纳秒CMOS像素传感器演示器的设计与测试束测量结果，通过小收集电极和多种像素设计实现全效率下低于150 ps的时间分辨率。
2023-09-25 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
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
Study of time resolution by digital methods with DRS4 system
本文介绍了一种新的数字脉冲处理（DPP）系统，该系统基于多米诺环采样器第四版（DRS 4），具有良好的时间分辨率，可用于溴化镧探测器，并报道了处理探测器原始信号的不同数字时序分析方法。该系统采用8通道DRS 4芯片作为读出电路和采集系统，对XP 20 D 0光电倍增管（PMT）输出信号进行处理。光电倍增管与LaBr 3闪烁体耦合，并放置在放射性正电子22 Na源的相对侧，用于511 keV伽马射线测试。通过对该系统采集的原始数据进行分析，采用数字恒分数鉴别（dCFD）方法获得的最佳符合定时分辨率约为194.7ps（FWHM），优于其他数字方法和基于传统模拟系统的分析方法。结果表明，利用飞行时间（TOF）对正电子发射断层成像（PET）中的正电子湮没进行更好的定位是一种很有前途的方法，也适用于闪烁计时测量，如用于粒子识别的TOF-DeltaE和TOF-E系统，具有皮秒精度的计时测量。此外，与其他系统相比，该系统更简单和方便。
2015-10-16 physics.data-an physics.ins-det
A Mixed-Signal Large Dynamic Range Front-End ASIC for High Capacitance Detectors
本文介绍了一种64通道混合模式专用集成电路，适用于大动态范围、高电容（可达几百pF）的粒子探测器。每个通道都有一个用于信号放大和滤波的模拟前端，以及一个用于数字化和存储信号信息的混合信号后端。模拟部分包括一个基于稳压共栅（RCG）输入级的低输入阻抗可编程增益前置放大器、两个针对时间和能量测量进行优化的整形器。后端部分主要包括鉴别器、TDC和ADC，它们用于处理信号并对输入信号中的到达时间和电荷进行编码，并具有全数字输出。前端的可编程增益（高达400 fC输入动态范围）和多功能后端允许读取不同的气体探测器，如GEM、MicroMEGAS和MWPC。该ASIC的设计事件速率高达100 kHz每通道和功耗小于9 mW/通道，已在110 nm CMOS工艺制造。
2019-08-03 physics.ins-det
Enhanced time response of 1-in. LaBr3(Ce) crystals by leading edge and constant fraction techniques
我们深入地研究了三种装有尺寸为1英寸的圆柱形LaBr $_{3}$（Ce）晶体的探测器的时间响应特性。在高度和1英寸。并且具有5%、8%和10%的标称Ce掺杂浓度。在$^{60}$ Co和$^{22}$ Na γ射线能量下对快速BaF $_{2}$参考探测器进行测量。通过选择光电倍增管的偏置电压和微调恒比放大器的参数，即过零和外部延迟，优化了时间分辨率。我们在这里报告的最佳时间分辨率的三个晶体。据观察，定时性能的影响的Ce掺杂量和晶体的均匀性。对于掺杂8% Ce的晶体，除了Hamamatsu R9779 PMT之外，在非常短的延迟下使用ORTEC 935 CFD使得有可能将LaBr $_{3}$（Ce）时间分辨率从60 Co光子能量下的最佳文献值提高到低于100 ps。
2015-06-09 nucl-ex physics.ins-det
Timespot1: A 28nm CMOS Pixel Read-Out ASIC for 4D Tracking at High Rates
我们提出了第一次的Timespot 1，在CMOS 28纳米技术设计的ASIC的表征结果，具有$32 \times 32$像素矩阵的间距为$55 ~ μm$。Timespot 1是第一个小尺寸原型，旨在读出细间距像素，单次击中时间分辨率低于$50 ~ ps_\text{rms}$，输入速率为每像素数百千赫兹。这样的实验条件将是下一代高光度对撞机实验的典型条件，从LHC运行5开始。ASIC的每个像素包括电荷放大器、ADC和时间-数字转换器，时间-数字转换器具有表示为$22.6 ~ ps_\text{rms}$的时间分辨率和$3 ~ MHz$的最大读出速率（每像素）。为了尊重系统级约束，定时性能已经被获得，保持每像素的功率预算低于$40 ~ μW$。ASIC已经在实验室中进行了测试和表征，涉及时间分辨率，功率预算和可持续速率方面的性能。ASIC将在匹配的$32 \times 32$像素传感器矩阵上进行杂交，并将在实验室中的激光束和最小电离粒子下以及在测试光束下进行测试。在本文中，我们提出了一个描述的ASIC操作和第一个结果从表征测试有关其性能。
2022-12-22 physics.ins-det
Influence of Radiation and AC Coupling on Time Performance of Analog Pixels Test Structures in 65 nm CMOS technology
European Organisation for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织）；University of Torino（都灵大学）；INFN, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；University of Bari（巴里大学）；INFN, Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；Polytechnic of Bari（巴里理工大学）；University of Trieste（的里雅斯特大学）
研究评估了65nm CMOS工艺中模拟像素测试结构在辐射和AC耦合下的时间性能，发现直流耦合在高辐射下表现稳定，交流耦合在高偏置下时间分辨率与直流耦合相当，两种方法各有优势。
2026-03-09 physics.app-ph physics.ins-det
