Radiation hardness study of calorimeter active elements
本文介绍了量热计有源元件抗辐射性能的研究结果。一种是基于有机闪烁体的波长移动光纤光收集。另一种是基于厚气体电子倍增器的元件。
2011-08-26 hep-ex physics.ins-det
Radiation hardness study for the COMET Phase-I electronics
在J-PARC的COMET Phase-I实验中，前端读出和触发电子的辐射损伤是一个重要问题，该实验计划寻找μ子到电子的无中微子跃迁。为了产生强μ子束，高功率质子束撞击石墨靶，产生高辐射环境。我们要求对$1.0\,\mathrm{kGy}$总剂量的辐射耐受性和$1.0\times10^{12}\,\mathrm{n_{eq}\,cm^{-2}}$的$1\,\mathrm{MeV}$等效中子注量，包括物理测量期间的安全系数5。在这样的环境中，期望使用具有高辐射耐受性的市售电子部件，如果这样的部件可以被固定的话。商业电子元件的辐射硬度已经在伽马射线和中子辐照试验中进行了评估。这些测试的结果表明，稳压器、ADC、DAC和其他几个元件对伽马射线和中子辐照的耐受性都达到了我们的要求。
2019-12-09 physics.ins-det
Study of the radiation hardness of CsI(Tl) scintillation crystals
本文研究了CsI（Tl）晶体在均匀吸收剂量达3700拉德的γ量子辐照下闪烁特性的退化。样品组由25个具有截棱锥形状的30 cm长的晶体和30个相同长度的矩形晶体组成。对于相同形状的样品，观察到由辐射引起的光输出劣化的大的差异。从样品形状的平均光输出损耗的实质性依赖性也被看到。另一方面，来自同一锭的晶体在辐照下的行为非常相似。
2004-03-29 physics.ins-det
Validation of a new 60 MeV proton beam-line for radiation hardness testing
本文介绍在法国尼斯与CNES合作开发的60 MeV质子束线，并通过实验结果验证其用于辐射硬度测试的有效性。
2023-10-19 physics.acc-ph physics.ins-det
Radiation Hardness of Fiber Bragg Grating Thermometers
长期以来，光子传感因其对传统传感技术无法承受的恶劣环境的耐受性而受到重视。随着光子元件的不断发展和新的应用，它们对辐射的耐受性正在成为一个重要的研究方向。在这里，我们报告我们的调查的影响，伽玛射线曝光的光纤布拉格光栅的温度响应。在25摄氏度，导致累积剂量高达600 kGy的曝光导致布拉格波长的复杂剂量依赖性漂移，如果在测量间隔内输送可观的剂量，则会显著增加温度测量的不确定性。我们注意到，温度灵敏度不受积分剂量的严重影响，这表明这种设备可用于测量温度的相对变化。
2017-10-19 physics.ins-det
Study of the Radiation Hardness of Irradiated AToM Front-End Chips of the BaBar Silicon Vertex Tracker
用60Co源的光子和0.9GeV电子辐照BaBar硅顶点跟踪器的AToM芯片，研究了其抗辐照强度。放大器噪声的增加和增益的降低被测量为所施加的容性负载和吸收剂量的函数。采用不同的束流强度，研究了不同剂量率对AToM辐射损伤的影响。芯片的数字功能已经测试了高达5.5兆拉德的60 Co光子和9兆拉德的0.9 GeV电子的剂量。此外，在用电子的测试中已经观察到被照射通道的基座移位，但在用光子的照射中不存在。这种效应定性地再现了自2002年以来在安装的BaBar Silicon Vertex Tracker的前端电子设备中观察到的行为。在对芯片布局进行了一些调查之后，这种特殊的行为可能与AToM的一个明确识别的组件中的辐射损伤有关。辐射测试的结果，并用于推断安装的探测器在未来几年的性能和寿命。
2004-11-22 physics.ins-det
Radiation Hardness Studies of RPC Based on Diamond-Like Carbon Electrodes for MEG II Experiment
本文针对MEG II实验开发基于类金刚石碳电极的RPC探测器，通过高强度X射线老化测试评估其耐辐射性能，发现氟沉积和绝缘体形成导致气体增益退化，并伴有经由间隔物的放电问题。
2024-07-08 physics.ins-det
Light yield and radiation hardness studies of scintillator strips with a filler
基于WLS光纤读出的聚苯乙烯闪烁体条探测器在许多高能物理实验中被广泛用于带电粒子的记录。纤维沿着条带被放置到凹槽或孔中。通过在凹槽/孔中添加光学填料来改善闪烁体和光纤之间的光学接触，可以显著提高这些装置的检测效率。本工作致力于研究一个5米长的闪烁体条的光产额，该闪烁体条的共挤孔中插入了直径为1.2 mm的Kuraray Y11（200）~MC WLS光纤，孔中填充了合成硅树脂SKTN-MED（E）。利用宇宙μ子和$^{60}$ Co放射源研究了光产额。在日本原子能研究院IBR-2脉冲快中子研究堆上进行了粘性填料和短条状样品的辐照硬度研究。
2018-08-06 physics.ins-det
Radiation Hardness tests with neutron flux on different Silicon photomultiplier devices
抗辐射性是粒子物理实验中常见的高辐射环境对固态读出器件的重要要求。瑞士PSI的MEGII实验研究了禁戒衰变$μ^+ \to \mathrm{e}^+ γ$。利用世界上最强的μ介子束。沿束线和大厅本身产生的实验大厅中存在显著的非热中子通量（动能$E_k\geq 0.5 ~MeV$）。我们提出的中子通量的影响相比，MEGII的预期剂量的几个硅光电倍增管（SiPMs）。测试的型号为：AdvanSiD ASD-NUV 3S-P50（用于MEGII实验）、AdvanSiD ASD-NUV 3S-P40、AdvanSiD ASD-RGB 3S-P40、Hamamatsu和Excelitas C30742-33-050-X。中子源是位于意大利帕维亚大学的热亚临界倍增复合体（SM 1），用水进行减速。我们报道了SiPM最重要的电学参数：暗电流、暗脉冲频率、增益、直流偏置电阻随中子积分注量率的变化。
2017-06-23 physics.ins-det
First study of radiation hardness of lead tungstate crystals at low temperatures
FAIR设施的PANDA电磁量热计将依赖于钨酸铅闪烁晶体在接近-25 ℃的温度下的操作，以提供能量范围从8 GeV到10 MeV的光子的足够分辨率。在IHEP（Protvino）辐照设备中在从室温低至-25 ℃的温度范围内研究PWO晶体的辐照硬度。这些研究表明，在远低于室温的情况下，破坏过程的时间演变会出现显着不同的行为。在相同的剂量率，但在不同的温度下观察到不同的信号损失水平。已经看到在低于0 ℃的温度下晶体恢复过程的深度抑制的效果。
2007-03-21 physics.ins-det
Radiation Hardness of CCD Vertex Detectors for the ILC
详细的模拟结果的原型CCD芯片的电荷转移效率低下的报告。本文研究了在未来加速器上工作的粒子探测器的辐射损伤效应，方法是检查导带底部以下0.17 eV和0.44 eV的两个电子陷阱能级。使用ISE-TCAD DESSIS程序和0.17 eV能级的分析模型的模拟之间发现良好的协议。最佳操作被预测为在约250 K的陷阱的影响是最小的，这是近似独立的读出频率。这项工作是在国际线性对撞机（ILC）项目的背景下，在线性对撞机风味识别（LCFI）合作范围内进行的。
2006-11-28 physics.ins-det
Optimization of radiation hardness and charge collection of edgeless silicon pixel sensors for photon science
硅传感器的有源边缘技术的最新进展使得能够通过利用无边缘传感器来开发大面积平铺硅像素探测器，其中模块之间具有小死区。这种技术已经在一些代工厂成功生产基于ATLAS和Medipix的硅像素传感器中得到了证明。然而，无边缘传感器的缺点是电离辐射的辐射硬度差和边缘像素的不均匀电荷收集。在这项工作中，辐射硬度的无边传感器具有不同的极性已经使用Synopsys TCAD与X射线辐射损伤参数的实施进行了研究。结果表明，如果不存在传统的保护环，则当前设计中没有一个能够在辐照至约10 MGy的剂量后实现高击穿电压（通常< 30 V）。此外，电荷收集模型已被开发，并被用来计算收集的电荷的边缘像素的无边缘传感器时，与X射线照射。该模型考虑了像素传感器内部的电场分布、X射线的吸收、电子和空穴的漂移和扩散、电荷共享效应以及ASIC中的阈值设置。研究发现，边缘像素的电荷收集不均匀是由电场的强烈弯曲引起的，这种不均匀性与偏置电压、传感器厚度以及有源边缘到最后一个像素的距离（“边缘间距”）有关。特别地，靠近传感器的有效边缘的最后几个像素对低能量X射线（< 10 keV）不敏感，特别是对于具有较厚Si和较小边缘空间的传感器。模型计算的结果与实测结果进行了比较，两者吻合较好。该模型已被用于优化边缘设计。
2014-10-03 physics.ins-det
Silicon Photo-Multiplier radiation hardness tests with a beam controlled neutron source
我们报告在弗拉斯卡蒂中子发生器上进行的硅光电倍增器，半导体光子探测器从雪崩光电二极管在硅衬底上的方阵建成的辐射硬度测试。来自不同制造商的几个样品已经接受了辐照，每平方厘米累积了7 × 10^10个1 MeV当量中子。探测器的性能在中子辐照过程中得到了记录，并且发现在积分通量达到每平方厘米10^8个1 MeV当量中子之后，探测器的性能就会逐渐变差。
2010-06-08 hep-ex physics.ins-det
Radiation hardness study using SiPMs with single-cell readout
设计并测量了一个专用的单电池SiPM结构，研究了反应堆中子注量高达$Φ$ = 5e 13 cm $^{-2}$时，SiPM的增益和关断电压的辐射损伤效应.该单元具有15 $μ$ m的间距。给出了增益和关断电压与注量的关系。在$Φ$ = 5e 13 cm $^{-2}$之后，观察到增益降低19%，并且$V_{off}$增加$\approx$ 0.5 V。
2021-10-31 hep-ex physics.ins-det
Radiation hardness of small-pitch 3D pixel sensors up to HL-LHC fluences
正在为HL-LHC跟踪器升级开发新一代3D硅像素探测器，其像素尺寸为50 $\times$ 50和25 $\times$ 100 $μ$ m $^{2}$。在束流试验中研究了这种探测器在辐照到高达$1.4\times10^{16}$ n $_{\mathrm{eq}}$ /cm $^2$的注量后的辐射硬度。在此能量密度下，仅需100 V的工作电压即可实现97%的命中效率，在-25 $^{\circ}$ C下的功耗为13 mW/cm $^2$，远低于前几代3D传感器和平面传感器。
2017-07-04 hep-ex physics.ins-det
A facility for radiation hardness studies based on a medical cyclotron
高辐射环境下运行仪器的开发是各个研究领域的一项挑战，特别是在粒子物理实验和空间任务中，并推动了对专门用于辐射硬度研究的辐照设施的日益增长的需求。根据不同的应用，在粒子类型、能量和剂量率方面会出现不同的需求。在这篇文章中，我们提出了一个多功能的安装位于伯尔尼大学医院（Inselspital），这是作为一个受控的18 MeV质子源的医用回旋加速器的基础上。该加速器用于医用放射性同位素的日常生产以及多学科研究，这要归功于一条6.5米长的束流传输线，该传输线终止于一个独立的掩体，仅用于科学活动。该设施提供了广泛的质子通量，由于可调束流从约10 pA到微安范围，以及一系列的转向和聚焦磁铁沿束线，使束斑被聚焦到几毫米^2。束线可以配备各种束流监测探测器、准直器和束流测量装置，以精确控制辐照条件。该设施还拥有一个设备齐全的实验室，专门用于辐照后样品的表征。本文报道了质子通量从$5\times10^9$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$到$4\times10^{11}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的辐照装置的实验验证。
2022-03-22 physics.ins-det
Radiation Hardness Tests of SiPMs for the JLab Hall D Barrel Calorimeter
本文报道了日本滨松公司和爱尔兰SensL公司生产的硅光电倍增器（SiPMs）的中子辐射硬度的测量结果。来自两家公司的样品在杰斐逊实验室大厅A被1GeV电子束击中薄铅靶产生的中子辐照。使用Jefferson实验室辐射控制组的校准Am-Be中子源对Hamamatsu SiPM进行了更多关于中子辐射损伤和自退火的温度依赖性的测试。作为辐照的结果，暗电流和暗速率作为1 MeV等效中子注量的函数线性增加，并观察到依赖于温度的自退火效应。
2012-09-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Improving radiation hardness in space-based Charge-Coupled Devices: An experimental validation of a new pre-fabrication modelling technique
SMILE任务中的软X射线成像仪（SXI）使用两个大型4510 x4510背照式CCD 370探测0.2-2 keV范围内的X射线。这些装置继承了PLATO光学成像任务CCD 270 s的传统，并通过包括一个平行的补充掩埋通道（SBC）来优化低能量信号，该通道应减少电荷云的体积，从而减少电荷云通过CCD传输时与之相互作用的陷阱数量。CCD 270和CCD 370之间的电荷转移性能改进已经使用Silvaco和Matlab模型的组合进行了模拟，以预测其在10^2-10^5电子信号范围内的特性。陷阱泵浦测量已经采取了两个设备来计算陷阱的数量，因此计算出的陷阱，存在每像素的信号电平范围内的平均量。陷阱泵浦的结果被用来计算电荷转移性能的改善，显示出良好的协议与模拟值，这些结果为SMILE SXI仪器的早期性能建模增加了信心，并且是一个很好的指标，表明模拟足够准确，可以用于模拟具有更先进几何形状的设备，如SBC，并可以用于未来的CCD在这些任务中，抗辐射性和良好的电荷转移特性是关键。
2022-10-07 physics.ins-det
TCT-based monitoring of LGAD radiation hardness for ATLAS-HGTD production
本文提出一种基于瞬态电流技术（TCT）的新测试方法，用于快速表征LGAD传感器辐射硬度，并结合电容-电压和90Sr电荷收集测量校准结果，为ATLAS-HGTD晶圆生产建立辐射硬度验收标准。
2025-11-07 hep-ex physics.ins-det
Measurements of the radiation hardness of selected scintillating and light guide fiber materials
KURARAY SCSF-78 M漂白纤维和来自KURARAY和pol.hi.tech的透明纤维的辐射硬度研究在不同剂量率条件下进行的质子和电子束。对于高剂量率，进行了光纤光输出的原位测量。在照射后的几个月内，测量所有纤维的光发射和透明度。以高速率辐照到约1 Mrad的纤维明显受损，但在几小时至几周内恢复。使用较小的速率直到相同的积分剂量，不能排除最多30%的增透光纤的光输出的降低。透明纤维在400 krad以下似乎不受影响。纤维覆盖率和辐照气氛对辐照无明显影响。
1999-07-13 hep-ex physics.ins-det
Radiation Hardness Studies in a CCD with High-Speed Column Parallel Readout
在过去的二十年里，电荷耦合器件（CCD）已成功地用于几个高能物理实验。它们的高空间分辨率和薄敏感层使其成为研究短寿命粒子的绝佳工具。线性对撞机味道识别（LCFI）合作正在为国际线性对撞机（ILC）的顶点探测器开发列并行CCD（CPCCD）。CPCCD的读取速度比标准CCD快许多倍，大大提高了它们的操作速度。详细的模拟结果的电荷转移效率（CTI）的原型CPCCD的报告和研究的栅极电压上的CTI的影响。通过模拟两个电子陷阱能级0.17和0.44 eV，在不同浓度和工作温度下的影响，研究了体辐射损伤对CPCCD的CTI的影响。还研究了CTI对不同占用水平（命中像素的百分比）和读出频率的依赖性。CPCCD的最佳工作温度，其中的电荷捕获的影响是在最低限度，被发现是约230 K的读出速度的范围内提出的ILC。完整的模拟结果进行了比较，一个简单的分析模型。
2007-11-22 physics.ins-det
Radiation hardness of a p-channel notch CCD developed for the X-ray CCD camera onboard the XRISM satellite
本文报道了为XRISM卫星X射线CCD相机研制的P沟道CCD的抗辐射性能。该CCD与之前的Hitomi卫星所使用的CCD具有基本相同的特性，但通过增加沟道中的注入浓度，新采用了信号电荷电位的凹口结构。新器械在100 MeV下暴露于约$7.9 \times 10^{10} \mathrm{~protons~cm^{-2}}$。估计的电荷转移效率作为质子注量的函数与${}^{55} \mathrm{Fe}$源。还检查了不具有凹口结构的器械以进行比较。结果表明，缺口装置具有比没有缺口结构的那些装置（包括Hitomi采用的装置）显著更高的辐射硬度。这证明了新的CCD具有足够的空间应用辐射耐受性。
2019-06-01 astro-ph.IM physics.ins-det
A Fiber Detector Radiation Hardness Test
强流146 MeV/c的π介子束被阻挡在一个由12个平面组成的16个像元的衍射光纤探测器中，每个像元由8 × 8个直径为500 mkm的衍射光纤密集排列而成。探测器的中心被照射了52小时，超过1 Mrad。在照射之前和照射之后，检测器暴露于粒子束以比较相应的光输出。在接下来的三个月里，继续使用宇宙射线进行这项研究。考虑到5- 10%的测量误差，未发现损坏。相比之下，9 cm深的有机玻璃降解器在照射区域中变得不可逆地不透明。
1999-07-13 hep-ex physics.ins-det
Radiation hardness study of BC408 plastic scintillator under 80 MeV proton beam irradiations
本研究针对CSNS Phase-II升级项目，测试了BC408塑料闪烁体在80 MeV质子辐照下的损伤效应与抗辐照阈值，证实其在5.14*10^3 Gy/cm3吸收剂量下性能稳定，具备作为1.6 GeV高能质子束探测器的潜力。
2023-09-08 nucl-ex physics.ins-det
Radiation Hardness of Commercially Available NUV-MT Silicon Photomultipliers
University of Hamburg（汉堡大学）；NCSR “Demokritos（德谟克利特国家研究中心）；Institute of Nuclear and Particle Physics（核与粒子物理研究所）；School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学学院）
本研究测试商用Broadcom AFBR-S4N系列NUV-MT SiPM的辐射硬度，发现1 MeV中子辐照会显著恶化其暗噪声和单光子分辨率，热退火可部分恢复性能。
2026-09-03 physics.ins-det
A facility for radiation hardness studies based on the Bern medical cyclotron
在高辐射环境中操作的仪器的开发是基础研究的主要挑战之一。除了空间和核应用，粒子物理实验也需要抗辐射设备。本文的重点是一个新的辐照设施的基础上的医疗回旋加速器位于伯尔尼大学医院（Insespital），这是作为一个受控的18 MeV质子源。可调射束电流允许在大的动态范围内进行剂量率相关的表征，从0.1到1000格拉德每小时。可以调整光束，使得用户可以获得期望的照射条件。由于专用的光束监测系统以及用于辐照下的设备的功率控制系统，可以在线操作，因此可以对辐照下的设备进行完整的研究。由于实验室配备了伽马光谱检测器、电流表和瞬态电流技术装置，因此可以对辐照设备进行进一步表征。
2018-03-05 hep-ex physics.ins-det
The development of IBIC microscopy at the 100 kV ion implanter of the University of Torino (LIUTo) and the application for the assessment of the radiation hardness of a silicon photodiode
本文介绍了都灵大学100 kV离子注入机升级以探索keV-IBIC技术，并首次采用IAEA协议评估了商用硅光电二极管的辐射损伤。
2025-01-31 physics.ins-det
Radiation hardness of GaAs: Cr and Si sensors irradiated by electron beam
基于高阻铬补偿GaAs（GaAs：Cr）材料的辐射探测器由于具有许多传统材料所不能比拟的优点，在高能物理等应用领域得到了越来越广泛的应用。在室温下的高辐射硬度突出，需要系统地研究。本文介绍了由LINAC-200加速器产生的20.9MeV电子对GaAs：Cr基传感器某些性能影响的实验研究。平行地，Si传感器在相同的条件下被照射，测量和分析，以便进行比较研究。目标传感器的辐照剂量高达1.5 MGy。在不同的吸收剂量下测量了样品的电流-电压特性、电阻率、电荷收集效率及其与偏压和温度的关系。本文分析了GaAs：Cr传感器中产生这种效应的可能微观机制。
2020-06-01 hep-ex physics.ins-det
Study of the Radiation Hardness of Vcsel and Pin Arrays
欧洲核子研究中心（CERN）的ATLAS实验的硅跟踪器使用光学链路进行数据传输。在850 nm下工作的VCSEL阵列用于传输光信号，而PIN阵列用于将光信号转换为电信号。我们研究了在超级LHC（SLHC）中使用这些设备的可行性。我们辐照了三家供应商的VCSEL和GaAs PIN阵列以及一家供应商的硅PIN阵列。所有的阵列都可以操作到SLHC剂量，除了GaAs PIN阵列，其在辐照后具有非常低的响应度，因此可能不适合SLHC应用。
2009-01-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Radiation hardness study on a CMOS pixel sensor for charged particle tracking
一个CMOS像素传感器，命名为Supix-1，是为圆形电子正电子对撞机（CEPC）项目的像素化硅跟踪器开发的。该传感器由9个扇区组成，像素大小、二极管大小和几何形状各不相同，采用180 nm CMOS图像传感器（CIS）工艺制造，以研究放大像素的粒子探测性能。本文通过Fe-55放射源的测量和计算机辅助设计（TCAD）的模拟，研究了在1 $\times$ 10^13 1 MeV neq/cm ^2的能量密度下，辐射对传感器电荷收集的影响。因为对于非电离能量损失（NIEL）效应，每年需要6.8 $\times$ 10^12 1 MeV neq/cm ^2的辐射硬度。在测量中，传感器增益已使用Fe-55的k- $α$峰在照射之前和之后校准。对像素级等效噪声电荷（ENC）、电荷收集效率（CCE）和信噪比（SNR）进行了评价。利用自行开发的重构算法研究了辐射对团簇性质的影响。在TCAD模拟中，模拟了两种典型入射粒子碰撞情况下5个$\times$ 5像素矩阵中的电荷收集情况，包括有照射和无照射。测量和模拟表明，面积为21 $μ$ m $\times$ 84 $μ$ m的放大像素，虽然遭受更大的损失比小像素的传感器性能，仍然有令人满意的噪声和电荷收集性能照射后的粒子跟踪在即将到来的对撞机探测器。
2022-02-23 hep-ex physics.ins-det
Evaluation of Radiation Hardness of High-Voltage Silicon Vertical JFETs
在未来的ATLAS Inner Tracker中，每个硅条模块都将配备一个开关，能够在传感器出现故障时将高压电源与传感器分开。置于高压电源和传感器之间的开关需要在其断开状态下维持高电压，以便在接通状态下为传感器漏电流提供低电阻路径，并且辐射强度高达1.2e15 neq/cm 2，以及其他要求。虽然GAN JFET已被选为合适的抗辐射开关，但布鲁克海文国家实验室开发了硅垂直HV-JFET作为替代选择。预辐照结果表明，器件的功能和证明，硅HV-JFET满足预辐照开关的要求。为了评估辐照后的适用性，在Jozef Stefan研究所（JSI，斯洛文尼亚卢布尔雅那）对一些p型HV-JFET进行了中子辐照。本文报道了这些辐照器件的静态表征和TCAD数值模拟，用于深入了解辐照后行为的物理学。
2020-07-21 hep-ex physics.ins-det
Investigation of radiation hardness of silicon semiconductor detectors under irradiation with fission products of 252Cf nuclide
研究了252 Cf裂变产物长时间辐照对硅锂Si（Li）p-i-n探测器、Si面垒探测器和Si平面p+n探测器工作参数的影响。结果表明，随着辐照剂量的增加，所有探测器的裂变碎片峰位置都向低能方向线性移动。发现峰位移的速率强烈地依赖于探测器类型和探测器活性区域中的电场的强度，但不依赖于照射温度（室温或液氮温度）。基于所获得的结果，被认为是在放射性核素中子校准源的调查类型的硅半导体探测器集成的可能性。
2023-01-13 nucl-ex physics.ins-det
Study of Silicon Photomultiplier Radiation Hardness with Proton Beam from the JULIC Cyclotron
在这项工作中，我们研究了硅光电倍增器（SiPM）光传感器的性能曝光后的JULIC回旋质子束，能量$\sim$ 39兆电子伏，相对于他们的性能曝光前。本研究中使用的SiPM器件显示出其行为的显著变化以及其击穿电压的向下偏移多达$\sim$ 0.4 $\pm$ 0.1 V。在暴露于$\sim$ 0.2 Gy的剂量后，对于所研究的SiPM似乎不再可能进行单光子测量（对应于$\sim$ $ϕ_{p}$的积分质子通量= 1.06 × 10 $^{8}$ p/cm $^{2}$）。暴露未对器械表面造成可见损坏。
2020-11-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Radiation Hardness of 30 cm Long CsI(Tl) Crystals
测量了30 cm长的CsI（Tl）闪烁晶体在1 MeV的2、10、35、100和1000 Gy光子剂量下的性能退化。光产额，光产额纵向不均匀性，闪烁衰减时间，能量分辨率和时间分辨率的一组备用晶体从BABAR和Belle实验研究作为这些剂量的函数。此外，一个模型，该模型描述了在光输出损失作为剂量的函数中观察到的平台的吸收中心的浓度与照射的增加。
2016-08-26 hep-ex physics.ins-det
4H-SiC Schottky diode radiation hardness assessment by IBIC microscopy
我们报告的离子束感生电荷（IBIC）表征的4 H-SiC肖特基势垒二极管（SBD）的研究结果，在修改的电荷收集效率（CCE）的分布引起的20 MeV的C离子辐照的能量密度范围从20到200离子/微米2。在原始二极管上进行的在SBD截面上具有4 MeV质子的横向IBIC显微术证明了作为所施加偏压的函数的耗尽层延伸的加宽，并且允许测量少数载流子扩散长度。用C离子辐照后，横向IBIC显示出显着的修改的CCE分布，随着破坏性C离子的注量增加的耗尽层的逐步收缩。一个简单的静电模型排除了收缩是由于注入的电荷和归因于静电景观的扰动辐射诱导的缺陷与正电荷状态。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Radiation hardness of CMS pixel barrel modules
像素探测器用于LHC多用途实验的最里面部分，因此暴露于电离辐射的最高通量，在这部分探测器中主要由带电π介子组成。所有探测器组件的辐射硬度都经过了彻底的测试，达到了LHC预期的通量。在LHC升级的情况下，通量将更高，目前还不清楚目前的像素模块将在如此恶劣的环境中保持工作多久。这项研究的目的是确定这样一个极限，作为考虑升级的其他可能探测器概念的基准。由于传感器和读出芯片是对辐射损伤最敏感的部分，由凸块键合到CMS读出芯片（PSI46V2.1）的小像素传感器组成的样品已经用PSI高达6 E14 Neq的正200 MeV π介子和CERN高达5E 15 Neq的21 GeV质子辐照。在辐照后，测量系统对来自Sr-90源的β粒子的响应以验证传感器的电荷收集效率。还测量了读出芯片中的辐射诱导的变化。结果表明，在2.8E15 Neq的通量之后，可以预期本像素模块仍然可以操作。辐照至5E 15 Neq的样品仍可见β粒子。然而，需要进一步的测试来确认在如此高的注量之后是否可能以高的粒子探测效率稳定地操作。
2010-01-05 hep-ex physics.ins-det
Optimization of the Radiation Hardness of Silicon Pixel Sensors for High X-ray Doses using TCAD Simulations
欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）每秒将提供27000个完全相干的高亮度X射线脉冲，每个脉冲的持续时间低于100 fs。这将允许记录单个分子的衍射图案和研究超快过程。正在为XFEL开发的探测器系统之一是自适应增益积分像素探测器（AGIPD），它由一个像素阵列组成，该像素阵列的读出ASIC凸点键合到一个像素为200 μm \times 200 μm的硅传感器上。对探测器的特殊要求是高动态范围（0，1至10 E5 12 keV光子/XFEL脉冲），快速读出和辐射耐受性高达1 GGy的12 keV X射线剂量为3年的操作。在该X射线能量下，预期硅中没有体损伤。然而，SiO2层中的固定氧化物电荷和Si-SiO2界面处的界面陷阱将积累。研究了12 keV X射线剂量对测试结构中微观缺陷的影响和分段式传感器的宏观电学性能的影响。从测试结构的氧化物电荷密度，界面陷阱的密度和它们的属性作为剂量的函数已被确定。据发现，这两个饱和（甚至减少）的剂量以上几个MGy。对于分段传感器，由X射线引入的表面损伤增加了完全耗尽电压、表面漏电流和像素间电容。此外，在Si-SiO2界面处形成电子积累层，该层随剂量增加而增加，随外加电压减小而减小。使用TCAD模拟与剂量相关的损伤参数从测试结构，测量的结果可以重现。这允许针对XFEL要求优化传感器设计。
2011-11-21 physics.ins-det
Radiation Hardness of MALTA2 Monolithic CMOS Sensors on Czochralski Substrates
本研究介绍了采用高阻厚直拉硅衬底的MALTA2 DMAPS传感器原型，通过工艺与前端改进实现低功耗等特性，并经CERN SPS试验束验证其在高辐照剂量下的辐射硬度。
2023-08-25 hep-ex physics.ins-det
Effects of shallow carbon and deep N++ layer on the radiation hardness of IHEP-IME LGAD sensors
本文通过中子辐照实验比较W1、W7和W8三款IHEP-IME LGAD传感器，评估浅层碳与更深N++层对其抗辐照性能的影响。
2021-10-25 hep-ex physics.ins-det
Radiation hardness of small-pitch 3D pixel sensors up to a fluence of $3\times10^{16}$ n$_{\mathrm{eq}}$/cm$^2$
小间距3D硅像素探测器已被研究作为HL-LHC像素探测器升级的最内层的抗辐射候选者。CNM Barcelona已经生产了连接到现有ATLAS FE-I4读出芯片的像素尺寸为50 $\times$ 50和25 $\times$ 100 $μ$ m $^{2}$的原型3D传感器。在卡尔斯鲁厄和欧洲核子研究中心进行了高达$3\times10^{16}$ n $_{\mathrm{eq}}$ /cm $^2$粒子注量的辐照，超过了寿命结束时预期的全部HL-LHC注量。50 $\times$ 50 $μ$ m $^{2}$器件的性能已在CERN SPS的实验室和束流测试中进行了测量。在最高注量下，获得了较高的电荷收集率和98%的命中效率。发现在垂直束入射下达到97%的目标效率的偏置电压在$1.4\times10^{16}$ n $_{\mathrm{eq}}$ /cm $^2$下为约100 V，在$2.8\times10^{16}$ n $_{\mathrm{eq}}$ /cm $^2$下为150 V，显著低于具有较大电极间距离的先前IBL 3D代和平面传感器。发现在-25的$^{\circ}$ C和$1.4\times10^{16}$ n $_{\mathrm{eq}}$ /cm $^2$下的功率耗散为13 mW/cm $^2$。因此，3D像素探测器表现出优越的辐射硬度，并被选为ATLAS…
2018-09-17 hep-ex physics.ins-det
The CMS Precision Proton Spectrometer timing system: performance in Run 2, future upgrades and sensor radiation hardness studies
中心排他过程可以在CMS中通过结合中心探测器和精密质子谱仪（PPS）的信息进行研究。PPS探测器对称地放置在距离相互作用点200米以上的地方，可以探测到在相互作用中幸存下来的散射质子。PPS在高光度下采集数据，同时完全集成在CMS实验中。在LHC运行2期间，收集的数据总量对应于超过100 fb $^{-1}$。PPS由3D硅跟踪站和定时探测器组成，可高精度测量质子的位置和方向及其飞行时间。探测器被安置在特殊的可移动真空室中，罗马罐，它被放置在LHC束管的主真空中。传感器到达距离光束几毫米的距离。探测器必须在真空中工作，并且必须能够承受高度不均匀的辐照：运行2中使用的传感器累积的积分剂量具有$\sim 5 \cdot 10^{15}$质子/cm $^2$的局部峰值。定时系统由高纯度scCVD金刚石传感器制成。一个新的架构与两个金刚石晶体在同一个电子通道并行读出已被用来提高探测器的性能。在本文中，PPS检测器的一般概述后，我们详细描述了定时系统。传感器和专用放大链，连同信号数字化技术进行了描述。报告了运行2中检测器的性能。最近，运行2中使用的传感器已经在DESY的专用测试梁中测试了效率和定时性能。报告了辐射损伤的初步结果。LHC Run 3的计时系统正在进行重要的升级，目标是达到优于30 ps的最终计时分辨率;它们也在这里讨论。
2020-04-23 physics.ins-det
Experimental Determination of Proton Hardness Factors at Several Irradiation Facilities
欧洲核子研究中心大型强子对撞机计划进行的高亮度升级在辐射硬度方面提出了新的挑战。因此，全世界都在开展对探测器传感器和部件的辐射硬度进行鉴定的活动。不同的粒子种类和能量的光束，旨在评估在半导体器件中的位移损伤的照射的影响，通信方面的等效1兆电子伏的中子注量，使用的转换的硬度因子。本文通过分析辐照前后反向偏置二极管的I-V和C-V特性，测量了三种不同动能质子的硬度因子。传感器在伯明翰大学的MC 40回旋加速器，卡尔斯鲁厄理工学院的回旋加速器和欧洲核子研究中心的IRRAD质子设施中进行辐照，各自测量的质子硬度因子为：24 MeV为2.1 +/- 0.5，23 MeV为2.2 +/- 0.4，23 GeV为0.62 +/- 0.04。目前在这三个设施中使用的硬度因子与所提供的测量结果一致。
2019-11-12 hep-ex physics.ins-det
Effect of deep gain layer and Carbon infusion on LGAD radiation hardness
用1 MeV中子对滨松光子学公司（HPK）和布鲁诺·凯斯勒基金会（FBK）生产的50 μ m厚低增益雪崩二极管（LGAD）探测器进行了辐照前后的性能测试。在电荷收集研究中使用来自90 Sr源的b粒子和在电容-电压扫描（C-V）中测量它们的性能以确定耗尽增益层的偏压。FBK在UFSD 3生产中测试了传感器增益层的碳注入。而HPK生产的LGAD具有非常薄、高掺杂和深倍增层。将传感器暴露于4 e14 neq/cm 2至4 e15 neq/cm 2的中子注量。在-30 ℃下测量了收集的电荷和定时分辨率作为偏置电压的函数，此外测量了传感器的电容随电压的变化。
2020-07-27 hep-ex physics.ins-det
Radiation Hardness Study of the ePix100 Sensor and ASIC under Direct Illumination at the European XFEL
ePix探测器系列提供多种混合像素探测器变体，以支持自由电子激光设施的广泛应用。我们提出了一个系统的研究结果的辐射诱导损伤的影响的性能和寿命的ePix 100 a探测器模块使用直接衰减光束的EuXFEL在9 keV的光子能量和平均功率为10 $μ$ W。用约100 μ m的平均光子通量照射20 × 20像素的区域。7 x $10^{9}$光子/s，在传感器中的Si/SiO $_2$界面的位置处的剂量约为760 $\pm$ 65 kGy。已经观察到ePix 100 a探测器的偏移和噪声的剂量依赖性增加，其来源于传感器漏电流的增加。此外，我们观察到的效果直接照射后，导致饱和的个别像素的暗电流。在照射后一个半小时评估增益的变化，并表明在ASIC水平上也发生损伤。根据所得结果，推导出束流参数的阈值，并根据对数据质量的要求估计了探测器寿命，以满足实验确定的科学标准。我们得出结论，探测器可以承受的能量高达1 $μ$ J的光束在9 keV的光子能量的影响上的面积为1 mm的$^2$。如果入射光子束强度不超过探测器的动态范围至少三个数量级，则探测器可以在几年内使用而不会显著降低其性能。我们的研究结果提供了有价值的输入的ePix 100 a探测器在自由电子激光设施的操作和未来的探测器技术的设计。
2021-08-17 physics.ins-det
Radiation hardness characterization of SiPM sensors for Low Earth Orbit space missions
GSSI - Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso（格兰萨索国家实验室）
本研究表征了FBK和Hamamatsu SiPM在总电离剂量和质子辐照下的辐射硬度，确认其适用于低地球轨道任务环境。
2026-10-27 hep-ex physics.ins-det
Calibration of X-Ray Source of a Powder Diffractometer and Radiation Test of Silicon Microstrip Detectors
本文介绍了一种基于快速闪烁计数器的粉末衍射仪X射线源焦面绝对通量的柔性标定装置。根据X射线管上的高电压，测得的通量在200 - 400 MHz的范围内，而通量的不确定度估计为5%。我们还将此校准应用于多通道硅微带X射线探测器的辐射硬度研究。
2020-08-26 physics.ins-det
Proton radiation hardness of X-ray SOI pixel sensors with pinned depleted diode structure
正在为下一代X射线天文卫星“FORCE”开发X射线SOI像素传感器“XRPIX”。XRPIX采用SOI技术制作，使高阻硅传感器和低阻硅CMOS电路的集成成为可能。每个像素中的CMOS电路配备有触发功能，允许我们在X射线检测的定时仅从具有X射线信号的像素读出输出。因此，该功能实现了高吞吐量和高时间分辨率，这使得能够采用用于背景抑制的反符合技术。一个名为XRPIX 6 E的新系列XRPIX开发了一个钉扎耗尽二极管（PDD）结构，通过抑制传感器和电路层之间的干扰，提高了光谱性能。半导体X射线传感器在空间应用时，由于高能质子的辐射损伤，其光谱性能普遍下降。因此，在空间使用XRPIX之前，有必要评估其光谱性能因辐射损伤而退化的程度。因此，我们在HIMAC的NIRS中首次对XRPIX 6 E进行了质子辐照实验。我们用高能质子照射XRPIX 6 E，总剂量高达40 krad，相当于在轨道上照射400年。40 krad辐照使XRPIX 6 E的能量分辨率降低了25 $\pm$ 3%，对于5.9 keV X射线，在半峰全宽处产生260.1 $\pm$ 5.6 eV的能量分辨率。然而，即使在辐照后，该值也满足FORCE的要求，在6 keV下为300 eV。还发现，与以前的XRPIX器件相比，PDD XRPIX具有增强的辐射硬度。此外，我们研究了能量分辨率的退化;结果表明，退化是由于增加了能量无关的成分…
2021-08-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Enhancing Radiation Hardness and Granularity in HV-CMOS: The RD50-MPW4 Sensor
本文介绍 RD50-MPW4 传感器，通过改进设计实现高辐射耐受性和粒度，在未辐照时效率超99.9%，分辨率约16微米，并能通过提高偏压恢复辐照后效率。
2025-04-22 hep-ex physics.ins-det
Characterisation of SiPM radiation hardness for application in hadron calorimeters at FAIR, CERN and NICA
硅光电倍增器（SiPM）具有对磁场不敏感、工作电压低、成本低、结构紧凑和机械耐用等优点，是强子量热计闪烁体光读出的理想选择。它们已成功地应用于CERN的NA 61的射弹旁观者探测器（PSD），并将很快应用于FAIR的CBM PSD和NICA的重离子碰撞实验BM@N的前向强子量能器（FHCAL）。SiPM应用的主要问题是它们由于高中子注量而退化，该高中子注量可以达到每年2 E11 neq/cm 2的实验操作。在NPI Rez的回旋加速器上对Ketek、Zecotek、Hamamatsu和Sensl制造商生产的SiPM进行了多次辐照试验，中子谱宽，总注量在5E 10 - 6 E12 neq/cm 2的宽范围内。基于暗电流对电压的依赖性、电容对电压和频率的依赖性以及对LED光对电压的响应，对所有SiPM进行详细表征。从这些测量中提取了SiPM的击穿电压、猝灭电阻、像素电容、增益和信噪比。讨论了这些参数随中子注量的变化规律。本文简要介绍了欧洲核子研究中心（CERN）配备辐照SiPM的PSD量能器组件在2 - 80 GeV/c质子束流扫描过程中的性能。
2020-01-28 hep-ex physics.ins-det
Study of the Radiation Hardness of the ATLAS Tile Calorimeter Optical Instrumentation with Run 2 data
该研究利用 ATLAS 瓦片量能器在 Run 2 的校准监测数据和剂量模拟，测量并建模闪烁体与波长位移光纤的辐射退化，推断未来辐照情景及其对响应均匀性的影响。
2025-07-23 hep-ex physics.ins-det
Pixelated 3D sensors for tracking in radiation harsh environments
欧洲核子研究中心大型强子对撞机的高亮度升级将能够达到5E 34/cm 2 s的峰值瞬时光度。CMS和ATLAS实验的最里面的探测器将不得不应对前所未有的辐射硬度要求。在运行期结束时，辐射水平预计将达到2.6E16 neq/cm 2以上。基于3D像素技术的传感器，具有固有的辐射耐受性，是几个HL-LHC实验的顶点探测器最内层的基线选项。本文概述了像素化3D传感器技术的正在进行的表征，它们的性能及其在辐射恶劣环境下跟踪的当前发展状况。
2021-01-15 physics.ins-det
Radiation hardness test of un-doped CsI crystals and Silicon Photomultipliers for the Mu2e calorimeter
Mu 2 e量能器由1400个未掺杂的CsI晶体耦合到排列在两个环形盘中的大面积UV扩展的硅光电倍增器组成。这种热量计必须提供关于能量、时间和位置的精确信息。它还应该足够快，以处理高速率的背景，它必须在高辐射环境中运行和生存。模拟研究估计，在最热的区域，每个晶体将吸收300 Gy的剂量，并将在3年的运行中暴露于6 x 10^{11} n/cm ^2的中子通量。在意大利的CALLIOPE和FNG ENEA设施中，对未掺杂的CsI晶体进行了辐照试验，辐照剂量高达900 Gy，中子注量率高达9 x 10^{11} n/cm ^2。我们研究了辐照后这些晶体的光产额（LY）和纵向响应均匀性（LRU）的变化。电离剂量不修改LRU，而在900 Gy时观察到LY减少20%。类似地，中子通量引起可接受的LY劣化（<15%）。不同类型的SIPMs（两种不同的阵列模型从滨松和FBK之一）的中子辐照试验也进行了通过测量的泄漏电流和电荷响应的变化，以紫外线发光二极管。我们的结论是，在实验中，我们将需要冷却的SIPMS到0 C减少泄漏电流到一个可接受的水平。
2016-06-23 hep-ex physics.ins-det
Study of X-ray radiation damage in the AGIPD sensor for the European XFEL
欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）目前正在汉堡建造，计划于2017年投入使用，每秒将提供27，000个完全相干的高亮度X射线脉冲，持续时间小于100 fs。X射线束的独特特征对欧洲XFEL用于成像实验的探测器提出了重大挑战，特别是硅传感器在500 V以上的工作电压下工作3年，剂量高达1 GGy的辐射耐受性。欧洲XFEL正在开发的探测器之一是自适应增益积分像素探测器（AGIPD），这是一种混合检测器系统，其中ASIC凸块键合到p+n硅像素传感器。我们为AGIPD设计了硅传感器，该传感器已由SINTEF制造并于2013年2月初交付。为了证明AGIPD传感器在辐射硬度方面的性能，具有与AGIPD相同的像素和保护环设计的微型传感器连同测试结构一起在PETRA III的束线P11处用8 keV和12 keV单能X射线辐照，剂量值高达10 MGy。AGIPD传感器的辐射硬度已得到证实，所有电气性能在辐射前后均符合规范。此外，氧化物的电荷密度和表面电流密度从测试结构已被表征为X射线剂量的函数，并与以前的测量由四个供应商生产的测试结构。
2013-12-13 physics.ins-det
Radiation Hardness of Thin Low Gain Avalanche Detectors
低增益雪崩探测器（LGAD）基于n++-p+-p-p++结构，其中倍增层（p+）的适当掺杂导致足够高的电场用于碰撞电离。几十的增益系数的充电显着提高了定时测量的分辨率，特别是对于薄的检测器，其中的定时性能被证明是有限的朗道波动。它们工作的主要障碍是增益随辐照的降低，这归因于增益层中有效的受主去除。薄传感器组由两个不同的生产商在不同的衬底上生产，具有不同的增益层掺杂分布和厚度（45、50和80 μ m）。他们的增益/收集的电荷和漏电流方面的性能进行了比较之前和之后的中子和π介子的等效注量为5e 15 cm-2的照射。瞬态电流技术和电荷收集测量与LHC的速度电子学来表征探测器。薄LGAD传感器被示出比标准厚度（~300 μ m）的传感器表现得更好，并且对于<2 e15 cm-2的注量，相对于没有增益层的检测器提供更大的电荷收集。初始增益越大，LGAD的性能越好。在相同的当量注量下，π介子比中子更具破坏性，而不同的生产者之间没有显着差异。在非常高的注量和偏置电压下，由于体中的深受主，因此也在薄的标准检测器中出现增益。
2017-11-16 hep-ex physics.ins-det
