Repurposing ROACH-1 boards for prototyping of readout systems for optical-NIR MKIDs
微波动力学感应探测器（MKIDS）是低温光子探测器，具有很大的吸引力，因为它们可以同时获得微弱天文源的时间、能量和空间分辨率。我们提出了一种具有成本效益的替代专用（例如模拟）电子产品，通过重新利用现有的和众所周知的ROACH-1板来实现单像素光学/近红外MKID的原型读出。我们还提出了一个管道，使以前开发的软件和数据框架现代化，以允许新应用的可扩展性和新硬件的可移植性（例如Xilinx ZCU 111或2x2 RFSoC板）。
2023-01-17 astro-ph.IM physics.ins-det
Multi-channel front-end board for SiPM readout
我们描述了一种新型的高速前端电子板（FEB）接口的32硅光电倍增器（SiPM）与计算机的阵列。FEB在SiPM上提供可单独调节的偏置，并执行低噪声模拟信号放大、调节和数字化。它提供精确到1.3 ns RMS的事件时序信息。后端数据接口基于100 Mbps以太网实现。该设计允许将多达256个单元以菊花链方式连接到一个网络接口中，从而使用SiPM作为光传感器，实现多通道并行检测器的紧凑高效读出方案。
2016-06-07 hep-ex physics.ins-det
Qualification of Bump Bonding in CMS Inner Tracker Pixel Modules for the Phase-2 Upgrade
针对 CMS Phase-2 升级像素模块，研究建立凸点键合鉴定流程，综合串扰、偏置测试及 X 射线或 β 源成像识别缺失和缺陷凸点，并基于原型评估各方法优劣。
2025-06-11 hep-ex physics.ins-det
Technical challenges designing a prototype common readout board for LHCb future upgrades
针对LHCb未来升级对高吞吐量和精确时钟分配的需求，研究人员开发了带宽400Gbps的PCIe400通用读出板原型，解决了220瓦以上功耗相关的散热等问题，并优化了带状线设计。
2024-11-03 hep-ex physics.ins-det
General purpose readout board π LUP: overview and results
这项工作给出了PCI Express板$π$ LUP的概述，重点是导致其发展的动机，采用的技术选择和性能。$π$ LUP卡由INFN和博洛尼亚大学设计，作为LHC ATLAS和CMS实验像素探测器第二阶段升级后使用的读出接口候选者。博洛尼亚的同一个团队还负责读出驱动器（ROD）板的设计和调试-目前在ATLAS像素检测器的所有四个层（可插入B层、B层、第1层和第2层）中实施-并在过去几年中获得了ATLAS读出链和此类实验中出现的问题的专业知识。虽然$π$ LUP的设计是为了完成特定的任务，但它是高度通用的，可能适合各种各样的应用，其中一些将在本工作中讨论。两个第7代$^{th}$ Xilinx FPGA安装在板上：Zynq-7与嵌入式双核ARM处理器和Kintex-7。后者具有16个12.5 $\,$ Gbps的收发器，使该板能够在LHC实验的当前带宽下轻松地与任何其他电子板进行电气和/或光学接口。许多数据传输协议已经在不同的速度下进行了测试，结果将在本文稍后讨论。已经制造并测试了两批$π$ LUP板，第一批（1.0版）中有两块板，第二批（1.1版）中有四块板，封装了第一个版本所需的所有补丁和改进。
2018-06-22 hep-ex physics.ins-det
DTS-100G -- A versatile heterogeneous MPSoC board for cryogenic sensor readout
本文介绍DESY和KIT联合开发的DTS-100G异构MPSoC板卡，基于Xilinx Zynq Ultrascale+芯片，提供多种高速接口，作为通用DAQ平台，已成功开发并将在ECHo-100k实验中首次使用。
2023-01-25 eess.SP physics.ins-det
Characterization of the RF Board for microwave SQUID multiplexing readout electronics
本文描述了一种用于AliCPT微波SQUID复用读出系统的室温变频板（RF Board），通过上变频和下变频实现基带与射频信号转换，并验证其满足1000音调操作的功率窗口要求。
2026-10-01 astro-ph.IM physics.ins-det
An improved design of the readout base board of the photomultiplier tube for future PandaX dark matter experiments
PandaX项目包括一系列基于氙的实验，用于寻找暗物质（DM）粒子和研究中微子的基本性质。下一个DM实验PandaX-4 T将在敏感体积中使用4吨液体氙，这几乎是前一个实验PandaX-II的7倍。由于目标质量的增加，在同一探测器中同时搜索DM和无中微子双β衰变（$0νββ$）信号的灵敏度将得到显著提高。然而，对于$0νββ$信号，感兴趣的典型能量处于MeV尺度，这比最流行的DM信号的能量高得多。在光电倍增管（PMT）的基线读出方案中，动态范围非常有限。来自探测器顶部阵列中大多数光电倍增管的信号在MeV能量下严重饱和。这会降低$0νββ$搜索灵敏度。在本文中，我们报告了一种新的设计的读出基板的光电倍增管为未来的PandaX DM实验，并提出其改进的性能的动态范围。
2020-12-06 hep-ex physics.ins-det
TD-Link: A Daisy-Chain Optical Architecture for Integrated Data Readout and Deterministic Timing Distribution in Large-Scale Detector Systems
Nuclear Instruments S.R.L.（核仪器有限公司）；CAEN S.P.A.（CAEN股份公司）
提出TD-Link光通信架构，采用菊花链环拓扑和基于令牌的流协议，在单光纤上实现高吞吐数据读出与亚纳秒定时同步，实验验证板间同步抖动低于28皮秒。
2026-10-14 physics.ins-det
OPTIMA, a board dedicated to Optimized Precision Timing for Multichannel Acquisition
CERN（欧洲核子研究组织）；Van Swinderen Institute, University of Groningen（格罗宁根大学范斯温德伦研究所）
OPTIMA板通过优化多通道采集的精度定时，为快速定时探测器提供高精度读出能力，适用于测试束环境中的传感器验证。
2026-01-22 hep-ex physics.ins-det
CALICE Electromagnetic Calorimeter Readout Status
介绍了CALICE电磁量能器读出板的研制情况。线性度，噪声和最小电离信号，无论是从辐射源和宇宙射线的结果，显示。
2004-10-01 hep-ex physics.ins-det
Beam test of the QMB6 calibration board and HBU0 prototype
我们报告的性能的HBU0板和光学校准系统QMB6在DESY测试光束。在HBU 0板上测量MIP信号，为LED振幅扫描提供参考，显示递送至12个SiPM中的每一个的光量，最大为0至250 MIP。ASIC模拟存储器单元的性能与SiPM信号强度的关系进行了分析。在高增益模式下，我们观察到ASIC读出值的不均匀性和基座偏移，以获得更高的信号强度。
2011-05-24 physics.ins-det
Readout system with on-board demodulation for CMB polarization experiments using coherent polarimeter arrays
B模是宇宙微波背景（CMB）极化的一种特殊模式。对它们的探测是原始引力波的确凿证据。CMB偏振实验的一般策略是采用大量的偏振计来改善统计。Q/U成像实验T-II（QUIET-II）已被提议使用世界上最大的相干偏振仪阵列（2,000个通道）来检测B模式。使用QUIET的偏振计的独特检测技术是一种调制/解调方案，使我们能够直接提取偏振信号。提取的信号没有非极化分量和固有的1/f噪声。我们为QUIET-Ⅱ实验研制了一套具有星上解调功能的数据读出系统。我们采用了“主”时钟策略。该策略保证了偏振计调制和ADC模块解调之间的相位匹配。单个主机生成所有载波时钟并将其分配给每个模块。所开发的电子器件、时钟模块和ADC模块满足要求。通过与实际系统相似的设置进行测试，证明该系统工作正常。所有系统组件的性能均经验证适用于B模式测量。
2012-02-10 astro-ph.IM physics.ins-det
Electronic Instrumentations for High Energy Particle Physics and Neutrino Physics
本文介绍了高能粒子物理实验（LHCb）和中微子物理实验（CUORE和CUPID）的几种电子仪器的设计、鉴定和操作。从2019年开始，LHC加速器的LHCb实验将升级到更高的光度，并将重新设计其几个探测器。RICH探测器将需要一个全新的光电读出系统。这种系统的开发已经达到了一个高级阶段，在粒子束设施上进行的几次测试可以使整个系统的性能合格。为了使前端芯片具有更高的稳定性和更好的电源调节性能，研制了一种抗辐射的低压差线性稳压器ALDO。设计策略，性能测试和结果从辐照运动。在中微子物理学领域，大型测辐射热探测器，如CUORE及其未来升级的CUPID所采用的探测器，为研究无中微子双β衰变提供了独特的机会。它们的操作需要读出仪器中的特定策略，这在本文中被完整地描述。对CUPID实验系统的工作参数的确定和优化以及系统在实验区的集成进行了深入的讨论，并对CUPID实验中两个电子子系统的最新升级进行了讨论
2018-08-30 physics.ins-det
NIKEL_AMC: Readout electronics for the NIKA2 experiment
新的IRAM Kid Arrays-2（NIKA 2）仪器最近安装在IRAM 30米望远镜上。NIKA 2是一种最先进的仪器，专门用于毫米波天文学，使用微波动力学电感探测器（KID）作为传感器。相机中安装了三个阵列，两个为1.25 mm，一个为2.05 mm，总共有3300个KID。为了对这些大型检测器阵列进行检测，开发了一种专门设计的电子设备，由20个读出板组成，并安装在三个microTCA板条箱中。本文介绍了实现的解决方案和实现的性能。我们发现，高达400检测器每块板的复用因子可以实现跨板在真实的观测条件下，均匀的性能，和一个因素的3个以上的体积减少相对于前几代。
2016-10-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Front-end-Electronics for the SiPM-readout gaseous TPC for neutrinoless double beta decay search
我们研制了一种专用于无中微子双β衰变研究的高压氙气时间投影室的前端电路板。通过用SiPM检测电致发光光子来读出电离信号。该板通过直流耦合从56 μ SiPM读出信号，并以5 MS/s的速度记录波形，动态范围高达7，000光子/200 ns。SiPM偏置电压由电路板提供，可针对每个SiPM进行调整。为了校准和监控SiPM增益，额外的辅助ADC测量1光子等效暗电流。所获得的性能满足无中微子双β衰变搜索的要求。
2020-01-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
ICARUS-Q: Integrated Control and Readout Unit for Scalable Quantum Processors
提出了一种基于Xilinx 16通道射频片上系统（RFSoC）器件的超导量子比特控制和测量系统。拟议的设置由四个部分组成：多个RFSoC板，同步每个数模转换器（DAC）的设置，跨多个板的模数转换器（ADC）通道，用于调谐量子位频率的低噪声直流（DC）电源和用于远程执行实验的云访问。我们还将设置设计为没有物理混频器。RFSoC板使用高达第三奈奎斯特区的16个DAC通道直接生成微波脉冲，这些通道由第五和第九区之间的8个ADC通道直接采样。
2022-09-02 physics.ins-det quant-ph
CONCERTO: Readout and control electronics
CONCERTO光谱成像仪器于2021年4月安装在阿塔卡马探路者实验（APEX）12米望远镜上。它被设计用来观察电离碳原子发出的辐射，[CII]，并使用“强度映射”技术来设置对尘埃恒星形成星系功率谱的第一个限制。该仪器具有两个阵列的2152像素构成的集总元件动态电感探测器（LEKID）在低温下，冷光学和快速傅里叶变换光谱仪（FTS）。为了读出和操作仪器，设计并调试了一个新设计的电子系统，该系统位于五个microTCA板条箱中，由十二个读出板和两个控制板组成。本文介绍了该系统的结构和性能。
2022-10-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Performance in Test Beam of a Large-area and Light-weight GEM detector with 2D Stereo-Angle (U-V) Strip Readout
本文报道了为未来电子离子对撞机研发的大面积轻量级GEM探测器原型，采用二维U-V条立体角读出，在费米实验室测试束流中实现效率高于95%、方位角分辨率60 μrad、径向位置分辨率优于550 μm。
2015-09-13 physics.ins-det
The Study of Multi-Layer sTGC Test System for ATLAS Phase-I upgrade
一个全新的小车轮（新南威尔士州）将建造的ATLAS第一阶段升级。小条薄间隙室（sTGC）将致力于新南威尔士州的触发功能。全尺寸sTGC四联体由4层组成，并且需要4个焊盘前端板和4个条带前端板用于sTGC信号读出。8块板应同时读出。本文研究了多层sTGC测试系统，设计了一个用于pFEB和sFEB板的FEB驱动卡（FEBDC）。详细介绍了FEBDC的设计和测试。
2018-06-23 hep-ex physics.ins-det
The OPERA global readout and GPS distribution system
OPERA是一个实验，专门用于观察$ν_μ$进入$ν_μ$振荡的外观模式，使用纯$ν_μ$光束（CNGS）在欧洲核子研究中心产生，并在格兰萨索检测。该实验采用了一种混合技术，使用乳剂和电子检测器\cite{opera}。OPERA读数通过无中断、连续运行、分布式和高可用性系统执行。其全球架构基于具有以太网功能的智能传感器，在前端阶段直接进行微处理和网络接口。一个独特的接口板用于完整的检测器读出ADC、TDC或控制器板。所有的读出通道是通过一个GPS锁定的共同双向时钟分配系统的PCI格式的目的开发同步。它提供第二条线路来处理所有通道，并与CNGS进行离线同步以选择事件。
2009-06-08 hep-ex physics.ins-det
Full-Scale Readout Electronics for the ECHo-100k Experiment
针对ECHo-100k实验6000个双像素磁微热量计探测器的低温读出需求，开发并测试了基于μMUX和定制SDR的全尺寸微波多路复用读出电子学。
2024-04-03 eess.SP physics.ins-det
Development of Readout Electronics for a High-Speed Event-Driven Neutron Imaging Detector Based on Timepix4
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文提出了一种基于Timepix4芯片的高性能读出电子系统，实现了160 Gbps的全带宽读出，并通过实验验证了其稳定性和功能性。
2026-03-10 physics.ins-det
Development of a high-granularity, high-precision timing readout electronics system for large-area MRPC detectors
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粒子物理研究所）；Key Laboratory for Particle Astrophysics and Cosmology (MoE), Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology（教育部粒子天体物理与宇宙学重点实验室，上海粒子物理与宇宙学重点实验室）；Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon, Lyon University（里昂大学里昂双无限物理研究所）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）
本研究针对含2400个2*2 cm pad通道的大面积MRPC探测器，研发了由FEBs、时钟模块、DAQ聚合器及PETIROC2B ASIC组成的高粒度高精度定时读出系统，其单通道时间分辨率达33 ps RMS，可应用于多种定时探测器场景。
2026-08-31 physics.ins-det
Modular Cryogenic Interconnects for Multi-Qubit Devices
我们已经开发了一个模块化的互连平台，用于在低温下控制和读出多个固态量子位。该装置提供74个滤波直流偏置连接，32个控制和读出连接，带宽超过5 GHz，以及4个微波馈线，允许工作在10 GHz以上。射频（rf）插入器的加入使平台能够被分成两块印刷电路板，将连接到量子位芯片的简单电路板与包含昂贵连接器和组件的多层板解耦。这种模块化方法减轻了为每个原型器件复制复杂互连电路的负担。我们报告了该平台在毫开尔文温度下的性能，包括信号传输和串扰测量。
2014-05-14 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
A High Precision Signals Readout System for Micromegas Detector Based on the VMM
微兆气体探测器是一种平行板结构的气体探测器，它由辐射释放电离电子的转换间隙和薄的放大间隙组成。微兆气体探测器的信号由两部分组成：电子峰和离子尾。电子信号仅保持几纳秒，用于精确的时间测量。离子信号携带大部分信号能量，并且它用于重建粒子能量。该探测器具有计数率高、增益高、时间分辨率和位置分辨率好、抗辐射性能好、灵敏面积大、读出方便等优点。介绍了一种基于VMM芯片的微兆气体探测器信号读出电子学系统。VMM是一种前端ASIC，将用于新小轮升级项目的micromegas和sTGC探测器的前端电子读出系统。VMM由Brookhaven国家实验室设计，每个芯片由64个线性前端通道组成。每个通道都集成了一个具有自适应反馈、测试电容和可调极性（处理正电荷或负电荷）的低噪声电荷放大器（CA）。基于这些特性，VMM适用于多通道探测器的信号读出系统。读出系统由三部分组成：前端板、数据采集板和上位机及控制软件。
2018-06-17 nucl-ex physics.ins-det
Highly-Multiplexed Superconducting Detector Readout: Approachable High-Speed FPGA Design
本文介绍了一种高复用超导探测器读出器的设计和初步性能。读出系统在Xilinx ZCU111 RFSoC评估板上实现。目前的设计使用12%的DSP、60%的LUT、20%的FF和30%的BRAM，时序为512 MHz。该系统使用两个集成ADC和DAC，以4.096 GSPS运行，读取2，048个超导探测器。这项工作的目标是每板处理的超导探测器数量增加2倍，功率比以前的读出方案减少80%。该开源设计利用现代FPGA生产力工具，包括Vivado高级合成来创建所有自定义IP块，PYNQ来测试和验证单个IP并开发Python驱动程序，Vivado ML智能设计工具来关闭时序。我们强调实现定时关闭没有自定义HDL的策略，我们希望是有用的超导设备组希望利用FPGA在高性能应用中，没有专门的FPGA设计知识。
2022-03-30 astro-ph.IM cs.ET physics.ins-det
The High Voltage Splitter board for the JUNO SPMT system
本文全面记录了JUNO实验中SPMT系统的高压分压板（HVS）的设计、性能、可靠性及生产质量控制方法，以应对高压处理、大量通道和20年稳定运行的挑战。
2025-05-08 hep-ex physics.ins-det
Development of FEB Configuration Test Board for ATLAS NSW Upgrade
针对ATLAS NSW（New Small Wheel）升级对新一代专用集成电路（ASIC）芯片及其配置系统的测试需求，开发了前端板（FEB）配置测试板。此外，设计了灵活的通信协议，对整个数据链路进行了验证。为原型FEB关键芯片的配置和数据读出以及最终的系统配置提供了技术参考。
2018-06-11 cs.AR physics.ins-det
CCD Readout Electronics for the Subaru Prime Focus Spectrograph
我们提出的斯巴鲁望远镜主焦点摄谱仪（PFS）的CCD读出电子设计的细节。光谱仪由四个相同的光谱仪模块组成，每个模块收集大约600个光谱。光谱仪模块通过使用三个独立的光学通道提供从380 nm到1260 nm的整个波段的同时波长覆盖：蓝色、红色和近红外（NIR）。每个通道中的相机将多对象光谱成像到4k x 4k，15 μ m像素的检测器格式上。两个可见光摄像头使用一对Hamamatsu 2k x 4k CCD，由定制电子设备提供读数，而NIR摄像头使用单个Teledyne HgCdTe 4k x 4k探测器和ASIC Sidecar读取设备。CCD读出系统是由三个电气子系统组成的定制设计：后端电子（BEE），前端电子（FEE）和前置放大器。BEE是一台现成的PC 104计算机，带有辅助Xilinx FPGA模块。计算机作为斯巴鲁消息中心的主要接口，控制与相机相关的其他外围设备，而FPGA用于生成必要的时钟并从CCD传输图像数据。FEE板设置时钟偏置、衬底偏置和CDS偏置。它还监控偏置电压、失调电压、电源轨电压、衬底电压和CCD温度。该板将LVDS时钟信号转换为偏置时钟，并通过LVDS返回数字化模拟数据。使用标准串行接口将监控和控制消息从BEE发送到FEE。前置放大器板位于探测器后面，充当两个Hamamatsu CCD的接口。前置放大器将时钟和偏置传递到CCD，模拟CCD数据在返回到F…
2014-08-14 astro-ph.IM physics.ins-det
Data and clock transmission interface for the WCDA in LHAASO
水切伦科夫探测器阵列（WCDA）是大型高空空气簇射天文台（LHAASO）的主要组成部分之一。在WCDA，3600光电倍增管（PMT）和前端电子（FEE）分散在一个90000平方米的面积，而高精度的时间测量（0.5 ns RMS）需要在读出电子。为了满足这一要求，时钟必须以高精度分配给FEE。由于“无路由器”的体系结构，需要基于TCP/IP协议的高速数据传输。为了简化读出电子架构并与整个LHAASO读出电子保持一致，白兔（WR）开关用于通过约400米的单根光纤传输时钟，数据和命令。本文开发了一个LHAASO WCDA的数据和时钟传输接口原型。性能测试结果表明，数据和时钟传输的时钟同步精度优于50 ps。WR交换机的数据传输吞吐量在1块FEE板上可达400 Mbps，在4块FEE板共用1个上行端口时可达180 Mbps，优于LHAASO WCDA的要求。
2019-07-05 physics.ins-det
Development of a new high-speed data acquisition system prototype for SOI pixel detector using SiTCP-XG, a 10-gigabit Ethernet network processor
我们正在开发一种新的读出板与新一代的现场可编程门阵列（FPGA）和10千兆以太网，以提高现有的读出板的性能和可用性的基础上的1千兆以太网。在这个新的读出板中，实现了支持10千兆以太网的SiTCP-XG网络处理器。SiTCP是一种在FPGA上运行的网络处理器电路，SiTCP-XG是新开发的支持10千兆以太网的SiTCP版本。在开发新板之前，我们使用Xilinx FPGA评估板KC 705构建了一个原型系统来评估SiTCP-XG。该原型系统用SOI像素检测器进行了测试，SOI像素检测器在PhotonFactory（KEK）的同步加速器光束线处具有425，984（列832 X行512矩阵）像素和17 X 17 μ m的像素尺寸。这是该系统X射线成像的首次测试。结果表明，该系统传输速率稳定在682 Mbps（相当于100 fps的帧速率，受探测器工作参数限制），传输速率稳定在2.4 Gbps（相当于350 fps，受探测器性能限制的最大速率）。这些结果表明，SiTCP-XG系统具有足够的传输性能，以覆盖SOIPIX检测器的性能。
2022-07-09 hep-ex physics.ins-det
Performance tests and hardware qualification of the FEBs for the Super-FGD of T2K Phase II
本文针对T2K二期Super-FGD通道读出需求，完成了前端电子板FEB的性能测试与240块板卡的硬件鉴定，通过定制质量控制测试台快速定位故障，确保电子学按时安装并成功运行。
2024-10-31 hep-ex physics.ins-det
The Fast Read-out System for the MAPMTs of COMPASS RICH-1
2006年和2007年，为COMPASS RICH探测器的升级开发了一个快速读出系统，并成功地用于数据采集。RICH光子探测器中心部分多阳极光电倍增管的新型读出系统是基于高灵敏度的MAD 4前置放大器和具有高分辨率特点的无死区F1-TDC芯片。读出电子器件的设计考虑到了探测器中心部分的高光子通量以及以高达100 kHz的高触发速率运行且死区时间可忽略不计的要求。该系统被设计为一个非常紧凑的设置，直接安装在多阳极光电倍增管后面。数据在前端板上数字化，并通过光学链路传输到读出系统。读出电子系统的详细描述连同其测量性能。
2007-12-14 physics.ins-det
Cryogenic High-Frequency Readout and Control Platform for Spin Qubits
我们已经开发了一个用于自旋量子比特控制和读出的低温平台，该平台包括基于一组耦合印刷电路板的高密度直流和射频样品互连。模块化设置包括24条滤波直流线路、14条控制和读出线路，带宽从直流到6 GHz以上，以及2条微波连接，用于40 GHz的激励。我们报告了该平台的性能，包括信号完整性和串扰测量，并讨论了构建多量子位器件所需的样本互连技术的设计标准。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
Readout electronics for SUBMET
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Korea University（高丽大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；New York University（纽约大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Boston University（波士顿大学）
为J-PARC的SUBMET实验开发了专用DAQ系统，采用级联DRS4芯片实现高速波形数字化与精确计时，满足单光电子探测、低噪声和束流运行需求。
2026-09-09 hep-ex physics.ins-det
kicad-pycbnew: A Python Framework for Automated, High-Precision PCB Design in Particle Detector Instrumentation
Université Clermont Auvergne, CNRS IN2P3, LPCA（克莱蒙奥弗涅大学，法国国家科学研究中心，法国核子与粒子物理研究所，计算物理与高能物理实验室）
kicad-pycbnew是一个开源Python库，通过脚本自动生成KiCad PCB设计，解决粒子探测器读出电子设备中大规模、重复性布局的精确几何与阻抗约束问题，支持约束驱动布线和CI/CD集成。
2026-09-29 physics.ins-det
ROPPERI - A TPC readout with GEMs, pads and Timepix
提出了时间投影室混合读出的概念。它结合了基于GEM的放大和基于焊盘的阳极平面与像素芯片作为读出电子器件。通过这种方式，实现了能够从初级电离中识别电子团簇的高粒度以及灵活性和大阳极覆盖范围。这种高粒度的好处，特别是dE/dx测量，概述和基于模拟的性能研究的结果。第一个原型板的结构进行了讨论，包括适应的基础上，一个非常初步的第一次测量的第二次生产的原理证明。
2018-01-19 hep-ex physics.ins-det
The NOvA Power Distribution System
我们描述的配电系统和接地方案建成的近，远探测器的NOVA长基线中微子实验。它们用于为雪崩光电二极管及其热电冷却器供电，前端板用于读取来自雪崩光电二极管的信号，并对其进行时间标记，数据集中器模块用于接收和格式化来自前端板的数据，然后将其发送到用于构建事件的计算机群。该系统为远探测器中的344，064个读出通道和近探测器中的20，192个通道供电。
2018-07-07 physics.ins-det
Dispersive readout of a high-Q encapsulated micromechanical resonator
兆赫兹范围内的封装体模微谐振器用于商业计时和感测应用中，但它们的性能受到读出方法的当前技术状态的限制。我们演示了一个读出使用高Q封装体模微机械谐振器和集总元件微波谐振器，是实现与商用组件和标准的印刷电路板制造方法之间的色散耦合，并在室温和压力下工作。微波读出系统的频域测量产生$522 \, \mathrm{fm/\sqrt{Hz}}$的位移分辨率，这证明了对体模封装微谐振器中的位移测量的现有技术的改进。这种方法可以很容易地实现在低温测量，允许在低温下的封装体模谐振器的热机械噪声特性的未来工作。
2022-08-22 physics.app-ph physics.ins-det
Compact VMM3a/SRS integration for high-channel-density TPC readout
FAIR Facility for Antiproton and Ion Research in Europe GmbH（欧洲反质子与离子研究设施有限公司）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文实现了基于VMM3a ASIC的可扩展读出系统（SRS）用于HYDRA时间投影室，通过定制适配板、电源分配和与R$^3$B数据采集系统同步，验证了其在高计数率下的可靠定时性能和兼容性。
2026-09-09 physics.ins-det
High-Speed Semi-FE Readout Module for ATLAS MDT at HL-LHC: Design and Production-Level Characterization
University of Michigan（密歇根大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文介绍了面向HL-LHC ATLAS MDT升级的二期CSM高速读出模块的设计与生产级验证，支持双路10.24 Gbps光学上行链路，并已投入生产。
2026-09-11 physics.ins-det
The QICK (Quantum Instrumentation Control Kit): Readout and control for qubits and detectors
本文介绍基于 Xilinx RFSoC 的开源量子比特控制器 QICK，可直接合成最高 6 GHz 脉冲并实现低延迟读出控制，transmon 测试显示平均 Clifford 门保真度达 99.93%。
2022-03-10 physics.ins-det quant-ph
High resolution MCP-PMT Readout Using Transmission Lines
我们研究了MCP-PMT读出使用传输线检测单个光电子的潜力。这种解决方案限制了读出通道的数量，在PMT表面上具有均匀的时间分辨率，并提供了空间坐标的准连续测量。所提出的解决方案被设计用于BOLD-PET项目，该项目旨在开发一种用于正电子发射断层成像的创新检测模块，该模块使用液体检测介质三甲基铋。在本研究中，我们使用Photonis的商用MCP-PMT Planacon，具有32 x32阳极结构。PCB收集来自32条传输线中的阳极焊盘的信号，这些信号从两端读出。在我们的实验室中开发的放大器板和SAMPIC模块使我们能够实现高性价比、高精度的多通道信号数字化。对于单个光电子，我们同时测量了70 ps的时间分辨率（FWHM），沿传输线和跨传输线的空间精度分别为1.6 mm和0.9 mm（FWHM）。
2021-11-25 physics.ins-det
Characterization of high aspect ratio TiAu TES X-ray microcalorimeters array using the X-IFU Frequency Domain Multiplexing readout
我们正在开发X射线微量热仪，作为欧空局领导的ATHENA空间任务上X-IFU仪器中基线探测器的备用选项，并将于21世纪30年代初发射。5 $\times$ 5带有TiAu过渡边缘传感器（TES）的混合阵列，具有不同的高纵横比，因此具有高电阻，已设计和制造，以满足X-IFU仪器的能量分辨率要求。这样的阵列还可以用于优化频域复用（FDM）读出的性能，并导致用于制造大型检测器阵列的最终步骤。在这项工作中，我们提出了实验结果，从几十个设备的纵横比（长度到宽度）范围从1到1到6到1，在单像素模式下测量与FDM读出系统在SRON/VTT开发。我们观察到一个标称能量分辨率约为2.5 eV，在5.9 keV的偏置频率范围从1到5 MHz。这些探测器被证明是欧洲有史以来最好的TES微量热仪，不仅能够满足X-IFU仪器的要求，而且还能够满足未来其他具有挑战性的X射线空间任务、基础物理实验、等离子体表征和材料分析的要求。
2021-02-18 physics.ins-det
Advancements and future expansions of the Caribou DAQ system
CERN（欧洲核子研究组织）；ORNL（橡树岭国家实验室）；Carleton University（卡尔顿大学）
Caribou数据采集系统通过升级至版本2.0，提升其在新型硅像素探测器表征中的灵活性和可重用性，结合定制CaR板与Zynq UltraScale+架构，实现更高效的数据采集与控制。
2026-02-16 physics.ins-det
Quality Assurance Test of Silicon Photomultipliers and Electronic Boards for STAR Event Plane Detector
事件平面探测器（EPD）安装在布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机的螺线管跟踪器中，是一种基于塑料散射器的装置，用于测量相对论重离子碰撞前向区域的反应中心性和事件平面。我们使用硅光电倍增器（SiPM）阵列来检测通过光纤连接在闪烁体中产生的光子。来自SiPM阵列的信号由前端电子（FEE）板放大，并通过接收器（RX）板发送到模数转换器（ADC）板进行进一步处理。完整的EPD系统由24个超级扇区（SS）组成;每个SS配备两个SiPM板，两个FEE板和两个RX板，它们对应于744个读出通道。所有这些板都是在中国科学技术大学批量生产的，并采用专门的质量保证（QA）程序在部署前识别任何问题。本文详细介绍了QA方法和相关的测试系统。QA测试结果与讨论一起呈现。
2020-11-22 hep-ex physics.ins-det
The Apollo ATCA Design for the CMS Track Finder and the Pixel Readout at the HL-LHC
高亮度LHC的挑战性条件需要为触发和数据采集系统量身定制的硬件设计。阿波罗平台的特点是一个“服务模块”，带有一个功能强大的系统模块计算机，提供标准的ATCA通信和特定应用的“命令模块”，带有大型FPGA和高速光纤链路。CMS版本的阿波罗将用于寻轨器和像素读出。它具有多达两个大型FPGA和100多个光链路，速度高达25 Gb/s。我们仔细研究了电路板的设计和性能，使用定制的固件来测试功耗、散热和光链路完整性。本文介绍了这些性能测试的结果，设计更新和未来的计划。
2022-02-03 hep-ex physics.ins-det
The ASD2 Chip for the Upgrade of the ATLAS MDT Chamber Readout at HL-LHC
Max-Planck-Institut for Physics, Munich（慕尼黑马克斯·普朗克物理研究所）；University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）
该研究针对HL-LHC上ATLAS MDT室读出升级需求，采用130nm工艺研发ASD2前置放大器，其性能优于500nm工艺的ASD1，且经测试具备良好环境耐受性，已完成多阶段流片及量产验证。
2026-08-18 physics.ins-det
Interstrip Capacitances of the Readout Board used in Large Triple-GEM Detectors for the CMS Muon Upgrade
我们提出了分析计算，有限元分析建模，并为不同的潜在条的几何形状和尺寸的读出板的GE 2/1三重气体电子倍增器探测器在CMS μ子系统升级的条间电容的物理测量。该研究的主要目标是找到最小化条间电容的配置，从而最大化检测器的信噪比。我们发现两种计算方法之间的一致性在1.5- 4.8%的水平上，计算和测量之间的平均一致性在17%的水平上。一种带长度减半、带宽度加倍的结构比原结构减少了27- 29%，而带的总数不变。我们现在已将此设计修改用于GE 2/1探测器的所有八种模块类型，并将使用此新条带设计生产最终探测器。
2020-09-20 hep-ex physics.ins-det
Extraction of Electron and Hole Drift Velocities in thin 4H-SiC PIN Detectors using High-Frequency Readout Electronics
针对 4H-SiC 探测器前端读出电子学的带宽瓶颈，开发了 10 GHz 高频读出板，首次直接测量并提取了薄型 4H-SiC 二极管的电子与空穴漂移速度，并构建了结合 TCAD、Allpix$^2$ 和 SPICE 的完整仿真环境。
2025-09-15 physics.ins-det
Scanning Test System Prototype of p/sFEB for the ATLAS Phase-I sTGC Trigger Upgrade
焊盘前端板（pFEB）和焊条前端板（sFEB）是为ATLAS第一阶段sTGC触发器升级而开发的。pFEB用于收集和分析焊盘触发，sFEB用于接受焊盘触发，以定义条读出的感兴趣区域。p/sFEB的性能必须在安装到sTGC检测器之前得到确认。根据p/sFEB的测试要求，设计了扫描测试系统样机。在该测试系统原型中，开发了模拟信号板，以向p/sFEB产生不同类型的信号。上位机软件与FPGA XADC配合完成模拟量的扫描测试。
2018-06-10 eess.SP physics.ins-det
Preliminary Design of Integrated Digitizer Base for Photomultiplier Tube
在光电倍增管（PMT）的物理实验和应用中，高速脉冲数字化被广泛应用。来自PMT的电流脉冲具有几纳秒到一百纳秒的上升时间。电流脉冲形状可用于获得脉冲能量并区分不同的粒子。传统的光电倍增管读出系统采用基于NIM或VME系统的分立或集成脉冲整形电路和模数转换板来实现数据采集功能。在许多应用中，如安全仪表，整个系统中只有几个PMT，或者在一些分布式应用中，由于通道数量巨大，分布空间巨大，长距离模拟电缆与高压电力电缆不适用。在本文中，集成数字化仪的基础设计和接口的Cs2 LiYCl 6（CLYC）闪烁体与PMT。CLYC闪烁体具有实现中子和γ射线脉冲形状鉴别的能力。仅需一根千兆位无屏蔽双绞线即可实现超过700 Mbps的TCP数据吞吐量和超过10 W的功率。高压电源、电流敏感型ADC、500 MSPS/12位ADC（模数转换器）、基于ZYNQ SoC（片上系统）的读出模块、以太网供电和用户接口电路板均采用板对板连接器堆叠。该系统在662 keV处的γ射线能量分辨率为4.6%，脉冲积分为20 μs，对中子和γ射线的总能量PSD优值约为3.0。该集成数字化仪底座还可以通过PMT与其他探测器连接。
2018-06-23 hep-ex physics.ins-det
Clock Distribution and Readout Architecture for the ATLAS Tile Calorimeter at the HL-LHC
Tile Calorimeter（TileCal）是大型强子对撞机（LHC）上ATLAS实验的一个探测器。TileCal是一种由钢板和塑料蒸发器制成的采样量热计，使用大约10，000个光电倍增管（PMT）进行读数。到2024年，LHC将进行一系列升级，以实现高亮度LHC（HL-LHC），提供高达当前标称瞬时亮度的7.5倍。ATLAS Tile第二阶段升级将使探测器和数据采集（DAQ）系统符合HL-LHC的要求。探测器的电子设备将重新设计，采用新的时钟分配和读出架构，并配备全数字触发系统。在长周期3（2024-2026）之后，探测器上的电子设备将把每个束流交叉（~25 ns）的数字化数据传输到计数室的瓦片预处理器（TilePPr），总数据带宽为40 Tbps。TilePPrs将探测器数据存储在流水线存储器中，以满足新的ATLAS DAQ架构要求，并将与前端链路交换（FELIX）系统和第一触发级接口。TilePPr板将采样时钟分配给探测器上的电子设备，以便使用配置为固定和确定性延迟的高速链路与LHC时钟同步。升级后的读出和时钟分配策略在2015年至2018年期间的几次试验束活动中使用升级后的电子设备原型在演示系统中得到了充分验证。
2018-11-19 hep-ex physics.ins-det
