Discharge probability studies with multi-GEM detectors for the ALICE TPC Upgrade
大型时间投影室（TPC）是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ALICE实验中跟踪和识别带电粒子的主要装置。在2019-2020年的第二次长时间关闭之后，LHC将以高达50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这大约是TPC目前读出速率的50倍。为了充分利用LHC的潜力，TPC读出室将升级为气体电子倍增器（GEM）技术。为了确保升级后的腔室在恶劣的LHC环境中的稳定行为，启动了一项专门的研发计划，以优化GEM堆的几何形状及其在放电方面的高压配置。我们总结了用高度电离α粒子照射的3-和4-GEM原型进行的放电概率测量。
2018-07-09 physics.ins-det
TPC Performance in Magnetic Fields with GEM and Pad Readout
一种新型的带电粒子跟踪装置，一个高精度的时间投影室与气体电子倍增器和垫读出，是一个领先的候选人作为中央跟踪器的实验在国际直线对撞机。为了表征这样的系统的性能，一个小TPC已在磁场内运行，测量宇宙射线和激光轨迹。良好的跟踪分辨率和两个粒子的分离，足够的大规模ILC中央跟踪器，实现。
2005-09-07 physics.ins-det
First Demonstration of the Use of LG-SiPMs for Optical Readout of a TPC
介绍了一种基于线性渐变硅光电倍增器（LG-SiPM）的时间投影室（TPC）光学读出的新方法。这是一个单光子敏感探测器，具有出色的定时和2D位置分辨率，由Fondazione Bruno Kessler，Trento（FBK）开发。LG-SiPM产生时变电压信号，用于重建TPC内部产生的电离轨迹的3D位置和能量。在这项工作中使用的TPC包含在100毫巴的压力下的室温CF $_4$气体，具有两个THGEM以产生二次闪烁光。准直的$^{241}$ Am源（Q $_α$ = 5.486 MeV）用于产生电离径迹。这些轨道的成功重建被证明，并通过不同的TPC内的轨道的几何特征的方法的一致性。能量重建和沉积的研究也进行了描述，证明了LG-SiPM作为一个潜在的选择光学TPC读出的可行性。
2020-12-14 physics.ins-det
Twin GEM-TPC Prototype (HGB4) Beam Test at GSI - a Development for the Super-FRS at FAIR
GEM-TPC探测器将成为标准Super-FRS探测系统的一部分，作为沿分离器及其三个分支的几个中心站的跟踪探测器。
2016-12-16 physics.ins-det
Design Studies for a TPC Readout Plane Using Zigzag Patterns with Multistage GEM Detectors
一个新的时间投影室（TPC）目前正在开发中的sPHENIX实验在RHIC。TPC将在每一端使用多级GEM探测器读出，并将被分为半径约40个焊盘层。每个衬垫层都需要提供~250微米的空间分辨率，这必须以最小的通道数实现，以便最大限度地降低检测器的总成本。目前的建议是将焊盘制成锯齿形，以增强相邻焊盘之间的电荷共享。这将允许将命中位置内插到高精度的可能性，从而导致比读出焊盘的2 mm间距好许多倍的位置分辨率。本文讨论了为优化TPC读出板锯齿形焊盘的尺寸和形状而进行的各种模拟研究，以及制造过程中的技术挑战。本文还描述了在实验室中使用高度准直X射线源进行测量获得的第一个原型读出板的性能。
2018-01-08 physics.ins-det
First demonstration of 3D optical readout of a TPC using a single photon sensitive Timepix3 based camera
ARIADNE项目正在为两相液态氩时间投影室（LArTPC）开发创新的光学读出技术。光学读出提出了一个令人兴奋的替代目前的范式的电荷读出。光学读出是简单的、可扩展的和成本有效的。本文首次演示了TPC的三维光学读出，使用CF 4气体作为原理的证明。宇宙射线和镅-241 α源都在100毫巴的CF 4中成像。将基于Timepix 3（TPX 3）的相机与像增强器相结合，研制了一种单光子敏感相机。当TPX 3的一个像素被命中时，产生一个包含关于命中的所有信息的数据包。该数据包包含像素的x、y坐标、到达时间（ToA）和阈值时间（ToT）信息。TPC中命中的z位置通过组合漂移速度与ToA信息来确定。通过将像素x、y位置与该计算的z位置组合来执行3D事件重建。量热法是使用超过阈值的时间来进行的，这是对撞击强度的测量。
2019-05-25 physics.ins-det
Performance evaluation of a GEM-based readout module for the ILC TPC with a large aperture GEM-like gating device by a beam test
在国际直线对撞机（ILC）上利用反冲质量技术对希格斯玻色子进行精确测量时，需要有较高的动量分辨率。国际大型探测器（ILD）设计为通过MPGD读出时间投影室（TPC）满足这一要求，该时间投影室提供约200个采样点，每个采样点的空间分辨率为100 $μ$ m，在3.5 T的磁场中运行。然而，存在一个潜在的问题，即在端平面检测器模块中的气体放大过程中产生的许多正离子将流回到TPC的漂移体积中并使其电场失真。这些正离子必须在到达漂移体积之前通过门控装置去除。我们已经开发了一种类似GEM的门控装置（门控箔），以防止离子回流到漂移体积，并评估其性能。在DESY进行了性能测量，使用5 GeV电子束和1 T磁场中的大型原型TPC。我们已经测量了我们的MPGD模块配备的门控箔和电子传输率的门控设备的空间分辨率。这是世界上第一个配备高性能选通设备的“无线”TPC的测试束实验。在这份报告中，我们提出了我们的空间分辨率和电子传输率的结果。
2020-02-27 physics.ins-det
Study in a beam test of the resolution of a Micromegas TPC with standard readout pads
2005年6月在KEK PS进行的梁测试的结果。氩-异丁烷混合物的漂移特性已被精确测量，并与预测在0和1特斯拉之间的磁场。均方根点分辨率的一个padrow进行了比较，模拟和分析计算。由于检测器的几何形状和气体性质的基本限制进行审查和检测器的测量性能被发现接近这一限制。线性碰撞TPC的情况下的数值应用。
2007-05-15 physics.ins-det
From gated to continuous readout - the GEM upgrade of the ALICE TPC
ALICE合作计划对其中心桶探测器进行重大升级，以便能够应对2020年以后LHC亮度的增加。为了在Pb $-$ Pb碰撞中以高达50 $\,$ kHz的增加的相互作用速率进行记录，TPC将以连续读出的非门控模式运行。这就需要用基于GEM（气体电子倍增器）的读出室来替换当前采用的门控多线比例室，同时通过测量比能量损失来保持特别是在粒子识别能力方面的性能。在开始大规模生产升级的读出室之前，启动了所谓的预生产，以表征和验证最终设计的第一个完全组装的读出室的性能。该阶段于2017年3月结束，正式接受生产准备就绪，因此开始批量生产。
2018-03-12 physics.ins-det
TPC Readout Electronics with Time-to-Digital Converters
线性对撞机的时间投影室读出电子设备的开发正在高通道密度、尽可能低的功耗和小材料预算的严格要求下进行。在所研究的TPC读出电子学中，TPC信号的时间和电荷是借助于时间-数字转换器测量的。这种电子学的性能优化被认为是信号模拟的方法。
2009-01-30 hep-ex physics.ins-det
Development of a GEM based TPC Readout for ILD
对于预计将在国际直线对撞机上建造的国际大型探测器，打算将一个时间投影室用作主要的跟踪探测器。放大将由微模式气体检测器（MPGD）提供。一种选择是使用气体电子倍增器（GEM）结合分段焊盘读出平面。DESY的TPC小组开发了一种模块化系统，实现了安装在薄陶瓷网格上的三重GEM堆栈。与常用的玻璃钢框架相比，这种材料选择允许在减少的材料量和死区的情况下实现支撑结构的高机械刚度。本文概述了这一系统的现状。这包括讨论我们希望在上一代模块中改进的要点以及在最新版本中实现的内容。模块生产过程的改进，确保了一致的质量，并向可能的批量生产迈出了一步。
2017-03-16 physics.ins-det
A Large TPC Prototype with MPGD Readout: Status and Plans
在未来的对撞机实验中使用TPC需要大量的研究和开发。在Eudet计划中，设计和建造了一个基础设施，以允许在现实条件下对TPC原型进行有效测试。基础设施包括位于DESY Hamburg的试验梁设施和多用途TPC现场笼。
2009-03-16 hep-ex physics.ins-det
Operation of a LAr-TPC equipped with a multilayer LEM charge readout
一种新的检测器的电离信号在单相LAr-TPC，采用多层大电子倍增器（LEM）取代传统的阳极线阵列的基础上，已在ICARINO测试设施在INFN实验室在Legnaro进行了实验。宇宙μ介子轨道被检测到，允许测量能量沉积和第一次确定的信噪比。对记录事件的分析证明了该装置在液态氩中的电离事件的3D重建能力，收集了约90%的电离信号的一部分，其信噪比类似于用更传统的线室测量的信噪比
2017-11-18 physics.ins-det
Development of a GEM-TPC prototype
GEM箔用于TPC的放大级而不是传统的MWPC允许人们绕过选通的必要性，因为由于非对称场配置，反向漂移被抑制。通过这种方式，可以实现一种新颖的连续运行的TPC，这代表了PANDA中央跟踪器的一种选择。一个直径为300毫米、长度为600毫米的中型原型将在GSI的FOPI光谱仪内使用中等能量（E = 1-3AGeV）的碳或锂束进行测试。在现实的实验条件下，这种检测器测试应该使我们能够验证单个轨道的空间分辨率和位移顶点的重建能力。利用FOPI谱仪和GEM-TPC进行了一系列π介子束的物理测量。
2009-11-04 physics.ins-det
CYGNO: a gaseous TPC with optical readout for dark matter directional search
CYGNO项目的目标是使用具有光学读出的气态TPC来探测低能量阈值和方向性的暗物质和太阳中微子。CYGNO演示器将由1立方米的体积组成，在大气压下填充He：CF 4气体混合物。光学读出与高粒度CMOS传感器，结合快速光探测器，将提供一个详细的重建的事件拓扑结构。这将允许区分核反冲信号与背景，主要由放射性诱导的低能电子反冲表示。由于高重建效率，CYGNO将对低质量暗物质敏感，并有可能克服中微子底，这最终限制了非定向暗物质的搜索。
2020-07-24 physics.ins-det
Spatial Resolution of a Micromegas-TPC Using the Charge Dispersion Signal
国际直线对撞机的时间投影室将需要测量大约200个轨道点，分辨率接近100 $μ$ m。微图案气体检测器（MPGD）读出TPC可以利用使用亚毫米宽度焊盘的现有技术以检测器成本和复杂性的大幅增加为代价来实现期望的分辨率。我们最近应用了一个新的MPGD读出概念的电荷分散的原型GEM-TPC和实现良好的分辨率与垫的宽度类似的比例线TPC的可行性。用Micromegas TPC放大级重复电荷分散研究。我们在这里提出我们的第一个结果Micromegas-TPC分辨率与电荷色散。与Micromegas读出的TPC分辨率相比，我们早期的创业板的结果和预期的分辨率从电子统计和横向扩散在气态TPC。
2005-10-11 physics.ins-det
New technique of ion identification in Accelerator Mass Spectrometry using low-pressure TPC with GEM readout
本文提出一种基于低压TPC与GEM读出的离子鉴别新技术，通过同时测量离子径迹长度和能量，可在AMS中有效分离10Be与10B等同量异位素，用于新生代地质定年。
2023-05-11 physics.ins-det
Commissioning of a hybrid readout TPC test set-up and gas gain simulations
混合读出时间投影室（TPC）具有同时的光学和电荷读出。光学读出提供有效体积中的颗粒轨迹的2D图像，而电荷读出提供关于垂直于图像平面的颗粒位置的附加信息。高压下的混合读出TPC是一种很有吸引力的装置，特别适用于需要高空间点分辨率和高靶密度的物理场合，如在长基线中微子振荡实验中测量中微子束。在本文中，我们提出了两个不同的工作路线的目标，发展混合TPC技术：a）调试的设置与气体电子倍增器采用光学和电荷读出。b）基于Garfield++模拟的多丝正比室的气体增益的分析参数化，当用测量验证时，其允许在将来完全跳过这些模拟。
2022-01-07 hep-ex physics.ins-det
A Gaseous Time Projection Chamber with Micromegas Readout for Low Radioactive Material Screening
低放射性物质筛选对于稀有事件搜索实验，如无中微子双β衰变和地下实验室中的暗物质搜索，正变得至关重要。气体时间投影室（TPC）可以用于具有大的有效面积和高效率的这种目的。成功地构建了一个具有约20 $\times$ 20 cm $^2$的Micromegas读出平面的气体TPC，用于表面α污染测量。我们的特点是能量分辨率，增益稳定性和跟踪能力与校准源。利用气态TPC的独特径迹相关背景抑制削减，我们已经确定TPC的α背景率为0.13 $\pm$ 0.03 $μ$ Bq/cm $^2$，与领先的商业解决方案相当。
2022-08-05 physics.ins-det
The Super-FRS GEM-TPC prototype development - TDR
本文档包含Super-FRS的光束诊断组件跟踪探测器的预设计。GEM-TPC探测器已被建议作为合适的跟踪探测器的离子/碎片束产生的飞行中分离器超级FRS正在建设中的FAIR设施。该探测器概念结合了充气探测器中两种广泛使用的方法，即时间投影室（TPC）和气体电子倍增（GEM）。三代探测器（原型）已在2011年、2012年和2014年使用相对论离子束在GSI进行了测试。由于Super-FRS的高分辨率消色差模式，高度均匀的传输跟踪探测器对于标记离子/碎片束的动量至关重要。它们必须能够提供关于（水平和垂直）偏离标称束流光学的精确信息，同时在逐个事件的基础上使用缓慢提取的束流，以便明确地识别碎片。主要要求是水平和垂直的最大有效面积为（380 x80）mm 2，位置分辨率< 1 mm，最大速率能力为1 MHz，动态范围约为600 fC。沿Super-FRS光束线需要大约32个在真空中工作的跟踪探测器。
2019-06-26 physics.ins-det
Performance of Optically Readout GEM-based TPC with a 55Fe source
具有多个气体电子倍增器（GEM）放大级的大时间投影室（TPC）的光学读出已经显示出为高能粒子跟踪提供非常有趣的性能。低能量和稀有事件研究的拟议应用，如暗物质搜索，要求在keV能量范围内的苛刻性能。这种读出的性能进行了详细的研究，作为一个功能的电场配置和GEM增益，通过使用$^{55}$ Fe源内的7升灵敏体积探测器开发的R\&D为CYGNUS项目的一部分。本文报道的结果表明，传感器的低噪声水平允许以2 keV的阈值操作，同时保持每年小于10个假事件的速率。在这种配置中，随着能量分辨率（$σ$）为18%的5.9 keV的光子的探测效率远高于95%，证明了这种技术的非常有前途的能力。
2019-06-04 physics.ins-det
Simulating the Charge Dispersion Phenomena in Micro Pattern Gas Detectors with a Resistive Anode
国际直线对撞机（ILC）的TPC将需要测量大约200个轨道点，横向分辨率接近100微米。分辨率的目标是超越传统的比例线/阴极垫TPC和微图案气体检测器（MPGD）的能力正在开发，以满足这一挑战。然而，标准MPGD读出技术将难以实现如最初设想的具有2 mm X 6 mm焊盘的ILC-TPC分辨率目标。对较小宽度焊盘的提议将提高分辨率，但将需要更大数量的读出通道并增加TPC检测器的成本和复杂性。电荷分散的新MPGD读出概念具有在不诉诸较窄焊盘的情况下实现ILC-TPC分辨率目标的潜力。这是最近在宇宙射线测试的一个小型原型TPC读出MPGD使用电荷分散技术证明。在这里，我们描述的电荷分散现象的MPGD-TPC的模拟。详细的模拟包括初始电离团簇、电子漂移、扩散效应、本征探测器脉冲形状和电子学效应。模拟结果与实验数据吻合良好，可用于优化TPC的MPGD电荷色散读出。
2006-05-15 physics.ins-det
Performance of cryogenic charge readout electronics with the ARGONTUBE LAr TPC
Argontube是一种液态氩时间投影室（TPC），电子漂移长度可达5米，配备有低温电荷敏感前置放大器。在这项工作中，我们提出了其性能的结果，包括新的低温电荷敏感前置放大器与以前使用的室温操作的电荷前置放大器的比较。
2014-10-30 hep-ex physics.ins-det
3D Simulation of Electron and Ion Transmission of GEM-based Detectors
时间投影室（TPC）已被选为几个高通量和高重复率实验的主要跟踪系统。这些包括正在进行的实验，如ALICE和未来的实验，如PANDA在FAIR和ILC。在采用气体电子倍增器（GEM）作为ALICE-TPC升级版的气体放大级时，开展了不同的$\mathrm{R}\&\mathrm{D}$活动。通过这些活动确定了低离子反馈的要求。低离子反馈使空间电荷引起的失真最小化，并保持探测器增益和能量分辨率的必要值。在目前的工作中，加菲尔德模拟框架已被用来研究发生在单，三，四GEM探测器的相关物理过程。本文研究了由不同孔距的箔片组成的四重GEM在不同电磁场配置下的离子回流和电子传输（ALICE TPC的投影解）。最后提出了一种新的三重GEM探测器配置，具有低离子回流分数和良好的电子传输特性，作为一个更简单的GEM为基础的替代方案，适合未来的对撞机实验的TPC。
2017-10-02 physics.ins-det
Building a large-area GEM-based readout chamber for the upgrade of the ALICE TPC
大型时间投影室（TPC）是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ALICE实验中跟踪和识别带电粒子的主要装置。在2019-2020年的第二次长时间关闭之后，LHC将以高达50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这大约是TPC目前读出速率的100倍。为了充分利用LHC的潜力，TPC将根据气体电子倍增器（GEM）技术进行升级。ALICE TPC外读出室（OROC）的原型配备了12个大尺寸GEM箔作为放大级，以证明用新技术取代当前多丝比例室的可行性。总面积为$\sim$ 0.76 m $^2$，是迄今为止建造的最大的基于GEM的探测器。GEM OROC安装在试验场笼内，并使用放射源进行调试。
2016-06-13 hep-ex physics.ins-det
A Time Projection Chamber for High-Rate Experiments: Towards an Upgrade of the ALICE TPC
时间投影室（TPC）是一种用于超高多重性事件的三维跟踪和粒子识别的强大探测器。它是许多实验的中央跟踪装置，例如欧洲核子研究中心的ALICE实验。然而，开关静电门的必要性，这防止了在放大区域中产生的离子进入漂移体积的MWPC，限制了其应用的触发速率的顺序为1 kHz。通过气体电子倍增器（GEM）箔而不是比例线的电荷放大提供了对离子回流的内在抑制，尽管没有达到与选通栅极相同的水平。详细的蒙特卡罗模拟已经表明，由于来自后向漂移离子的残余空间电荷引起的失真可以被限制到几cm，并且因此可以使用标准校准技术来校正。一个原型GEM-TPC已建成的最大的有效体积迄今为止，这种类型的探测器。它已被委托与宇宙学和粒子束在FOPI实验在GSI，并用于物理测量与π介子束。对于ALICE TPC在CERN LHC的未来操作，预计2019年以后的Pb-Pb碰撞率将达到50 kHz，计划用GEM探测器取代现有的MWPC，以连续的无闪烁读出模式操作，从而使事件率增加100倍。作为研发计划的第一步，内部读出室的原型配备了大尺寸的GEM箔，并暴露于来自CERN PS的质子、π介子和电子束。在本文中，新的结果显示关于离子回流，空间和动量分辨率的FOPI GEM-TPC，探测器校准，和dE/dx分辨率与两个探测器原型。将讨论用于ALICE的具有连续读出的GEM-TPC的前景。
2013-03-26 physics.ins-det
Gas contamination and mitigation in a 100 m$^3$ / 10 bar argon TPC with optical readout: a viability study
该研究评估了100 m$^3$/10 bar氩气TPC中气体污染的影响，提出使用穿孔分配器与新鲜气体注入策略，可在填充后一周内控制杂质，验证了ND-GAr光学读出的可行性。
2025-03-31 physics.ins-det
GEM Module Design for the ILD TPC
计划在下一个直线对撞机上建立一个使用微型气体探测器的时间投影室，作为探测器的主要跟踪装置。一种新型的气体电子倍增器（GEMs）的支撑结构，它最大限度地减少了材料，提高了箔的平整度，已经开发和测试了多个GEM模块在一个大型TPC原型在DESY。减少GEM模块边界处的死材料改善了场均匀性。此外，模拟结果表明，在模块边界处的场成形环可以改善非均匀场区域的电荷收集。该成形线被集成到模块设计中，并且已经进行了具有三个模块的成功的测试束活动。首先将讨论有关分辨率和场失真的结果。
2013-10-02 hep-ex 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
GEM Foil Quality Assurance For The ALICE TPC Upgrade
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的ALICE（大型离子对撞机实验）实验致力于重离子物理学，以探索强相互作用物质的结构。ALICE的时间投影室（TPC）是位于实验中心区域的跟踪探测器。它提供了出色的跟踪能力以及粒子识别。在第二次长时间关闭（LS2）之后，LHC将以更高的亮度运行。为了能够将数据采集速率提高100倍，ALICE TPC实验必须替换基于多丝比例室（MWPC）的读出室。MWPC与将速率限制为O（kHz）的门控网格一起操作。新的读出室（ROC）设计基于气体电子倍增器（GEM）技术，以连续模式运行。目前的GEM生产计划预计将生产800多种不同类型的GEM箔。为了满足GEM TPC读出器的性能要求，需要采取全面的质量保证（QA）措施。QA计划，由ALICE合作开发，将详细介绍。
2017-04-20 hep-ex physics.ins-det
A TPC with Triple-GEM Gas Amplification and TimePix Readout
我们目前的测量与创业板为基础的TPC原型和TimePix CMOS ASIC作为电荷收集阳极。在DESY的5 GeV电子束中进行了小型原型测试。测试了不同的GEM方向和几何形状。它示出的点分辨率为短的漂移距离优于20微米。在100 MHz时钟频率下，时间分辨率优于10 ns。此外，与放大的像素大小的实验研究解决。为了研究更长漂移距离的性能，在波恩运行了一个漂移长度为26 cm的腔室。还使用GEM和TimePix进行读出，记录了宇宙μ子和Sr90源的数据。空间分辨率和集群特性的漂移距离的依赖进行了研究。
2009-01-30 hep-ex physics.ins-det
Performance of a GridPix TPC readout based on the Timepix3 chip
最终目标是在ILC上为TPC开发基于像素的读出，GridPix读出系统由一个具有集成放大网格的Timepix 3芯片组成，并嵌入到原型探测器中。在波恩的ELSA加速器上用2.5 GeV电子的测试束研究了性能。在漂移方向上和在读出平面中的轨道位置测量的误差由扩散支配。系统不确定度限制在10 $μ$ m以下。GridPix可以高效检测单个电离电子，从而实现能量损失测量和粒子识别。从截断的总和，能量损失（dE/dx）的分辨率为4.1%的有效跟踪长度为1米。使用相同类型的芯片，开发了四模块，可以平铺以覆盖ILC处的TPC读出平面。模拟研究表明，像素读出可以提高TPC在ILC的动量分辨率约20%。
2019-02-06 hep-ex physics.ins-det
Measurement of dE/dx resolution of TPC prototype with gating GEM exposed to an electron beam
时间投影室（TPC）可以使用由读出垫行测量的能量损失（dE/dx）来识别粒子种类。用于国际直线对撞机实验的ILD（国际大型探测器）-TPC的dE/dx分辨率预计将具有高分辨率以进行清晰识别。我们的原型TPC与门控装置（门控GEM），以抑制离子反馈的dE/dx分辨率进行了测量，使用电子测试束在磁场中的设备在DESY。使用该测试光束数据估计ILD-TPC的dE/dx分辨率。测量信号电荷作为光束入射角的函数。在本文中，我们报告的信号电荷和dE/dx分辨率的测量。
2018-01-14 hep-ex 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，概述了目前的软件和硬件开发状态的原则证明。
2017-04-05 hep-ex physics.ins-det
Performance of a Time-Projection-Chamber with a Large-Area Micro-Pixel-Chamber Readout
研制了探测体积为23*28*31 cm ^3的微型时间投影室，并对其基本性能进行了测试。微TPC由一个探测面积为31*31 cm ^2的微像素室作为二维成像装置和一个有效面积为23*28 cm ^2的气体电子倍增器作为前置气体倍增器组成。微型TPC在50，000的气体增益下运行，并测量了能量分辨率和空间分辨率。
2007-01-08 physics.ins-det
Ion detector for Accelerator Mass Spectrometry based on low-pressure TPC with THGEM readout
提出了一种利用低压TPC测量离子径迹距离的加速器质谱（AMS）离子鉴别新技术。作为原理的证明，开发了使用THGEM倍增器的具有电荷读出的低压TPC。TPC成功地记录了来自各种放射源的α粒子的轨迹。跟踪范围的测量具有很高的精度，达到2%的分辨率水平。利用这些结果和SRIM程序的模拟，结果表明，同量异位的硼和铍离子可以有效地分离在十西格玛水平。预计这一技术将在新西伯利亚AMS设施中应用于地质物体的定年，特别是新生代的地质年代学。
2019-09-30 nucl-ex physics.ins-det
Micromegas TPC studies at high magnetic fields using the charge dispersion signal
国际直线对撞机（ILC）时间投影室（TPC）的横向空间点分辨率目标是100微米的所有轨道，包括刚性90度轨道与完整的2米漂移。微图案气体检测器（MPGD）读出TPC可以以增加的检测器成本和复杂性为代价，利用使用1 mm或更窄的焊盘的现有技术来实现目标分辨率。新的电荷分散MPGD读出技术可以实现良好的分辨率，而不诉诸窄垫。这已经在之前的宇宙射线测试和1特斯拉磁体中的KEK束测试中针对具有GEM和Micromegas的2 mm x 6 mm垫进行了证明。我们最近在DESY的高场超导磁体中测试了使用电荷分散读出概念的Micromegas-TPC。测得的Micromegas增益被发现是恒定的磁场高达5特斯拉的0.5%。在高磁场的横向扩散的强烈抑制，我们测量了一个平坦的50微米的分辨率在5特斯拉超过我们的原型TPC的整个15厘米的漂移长度。
2007-03-28 physics.ins-det
Study of the d$E$/d$x$ resolution of a GEM Readout Chamber prototype for the upgrade of the ALICE TPC
ALICE合作计划对其中心桶探测器进行重大升级，以便能够应对2020年以后LHC亮度的增加。对于TPC，这意味着用基于GEM（气体电子倍增器）的读出室替代当前使用的门控MWPC（多线比例室）。为了证明，目前的粒子识别能力，通过测量比能量损失的升级后保留，ALICE IROC（内读出室）的原型已在欧洲核子研究中心PS的测试束活动进行了评估。原型的d $E$ /d $x$分辨率已被证明与当前MWPC完全兼容。
2017-07-18 nucl-ex physics.ins-det
A GEM based TPC for beam monitoring
近年来，气体电子倍增器已被证明是高束流率下可靠的放大级，并且也可用于时间投影室。本课题组研制了1 dm $^3$活性体积双GEM TPC，空间分辨率为50 $μm$和280 $μ$ m。定制设计的FPGA数据采集系统可实现约100 kHz $\cdot$ mm $^{-2}$的速率能力，提供出色的逐道位置和角度信息，分别优于0.1 mm和1 mrad。该系统的宽动态范围使得能够使用电离测量从$^{4}$ He到$^{86}$ Kr进行识别。其中两个TPC计划以串联模式运行，以过滤关闭时间粒子并实现更高的角分辨率。
2020-09-04 hep-ex physics.ins-det
TPC development by the LCTPC collaboration for the ILD detector at ILC
国际直线对撞机（ILC）的国际大型探测器（ILD）需要显着改进的子探测器系统，以符合预期的性能。它的中心跟踪探测器是一个时间投影室（TPC），它配备了微图案气体探测器（MPGD）读出模块。LCTPC合作成立于2007年，旨在设计基于MPGD的TPC，并构建和测试演示模块。为此，在汉堡的DESY建立了一个实验装置，自2010年以来，在许多成功的测试光束活动中研究了四种不同的读出概念。可以证明，可以达到所需的横向和纵向空间点分辨率。此外，一个新的门控概念的开发，可以有效地消除离子回流，而轻微降低检测器的性能。
2022-03-07 physics.ins-det
Optical Readout of a Two Phase Liquid Argon TPC using CCD Camera and THGEMs
本文介绍了一个初步的研究，使用CCD成像的二次闪烁光厚气体电子倍增器（THGEMs）在两相LAr TPC。将Sony ICX 285 AL CCD芯片安装在40升两相LAr TPC的气相中的双THGEM上方，其中大部分照相机电子器件经由馈通定位在外部。Am-241源安装在可旋转的运动馈通上，允许将α源定位在场笼的内部或外部。为TPC设计而开发并集成的是一种具有LAr绝缘特性的新型高压馈通。此外，还测试了一系列网络摄像头作为内部检测器监控工具在低温下的操作。在测试的网络摄像头中，Microsoft HD-3000（型号：1456）网络摄像头在噪音和最低工作温度方面表现出色。在环境温度和大气压力为1 ppm的纯氩气中，THGEM增益约为1000，并且使用1毫秒曝光，CCD捕获单个α轨迹。CCD相机在两相低温模式下的成功操作也实现了。首次用10秒曝光拍摄到Am-241源在LAr中引起的二次闪烁光。
2014-02-20 physics.ins-det
Reconstruction in ALICE and calibration of TPC space-charge distortions in Run 3
ALICE实验将在LHC运行3期间以高达50 kHz的Pb-Pb碰撞相互作用速率连续读出。为了实现这一目标，开发了一种新的数据处理方案和软件。该方案强烈依赖于GPU（图形处理单元）的快速在线和离线校准和重建，以及有效的数据压缩。在硬件方面，时间投影室（TPC）以及其他探测器系统对其读出室和读出电子设备进行了重大升级。多丝正比室被四个气体电子倍增器箔的堆叠所取代，以允许连续读出，同时保持离子回流低于1%，最大限度地减少放大离子进入漂移体积的空间电荷效应。然而，由于空间电荷的显着的空间点扭曲预计在最高的相互作用率在铅铅碰撞。此外，空间电荷密度波动导致失真波动，必须在10 ms的时间尺度上进行校正，以保持TPC的固有跟踪分辨率。虽然可以使用来自外部检测器的信息作为参考来校正平均空间电荷失真，但可以预见数据驱动的机器学习算法和卷积神经网络可以提供对失真波动的校正。
2021-10-15 physics.ins-det
The WA105-3x1x1 m3 dual phase LAr-TPC demonstrator
双相液氩时间投影室（LAr TPC）是中微子探测的最新技术，这要归功于其卓越的3D跟踪和量热性能。它的主要特点是在氩气中进行电荷放大，从而提供优异的信噪比。在液态氩中产生的电子被提取到气相中。在这里，基于大型电子倍增器检测器的读出平面提供电荷的放大，然后将其收集到具有条带读出的阳极上。电荷放大使得能够构建具有可调增益、优异的电荷成像性能和对低能量事件的增加的灵敏度的完全同质的巨型LAr-TPC。WA 105合作项目采用分阶段的方法，正在建造一个活性体积为3x 1x 1 m3的双相LAr-TPC，不久将用宇宙射线进行测试。其建设和运营旨在测试该技术关键方面的可扩展解决方案：非抽空罐中的超高氩气纯度，几平方米规模的大面积双相电荷读出系统，以及可访问的冷前端电子设备。去年完成了TPC主机24立方米低温恒温器的一个里程碑。这是CERN建造的第一个基于膜技术的低温恒温器，因此也是实现即将到来的protoDUNE探测器的重要一步。3x 1x 1 m3双相LAr-TPC将在中描述，我们将报告最新的施工进度。
2016-11-17 physics.ins-det
Twin GEM-TPC Prototype (HGB4) Beam Test at GSI and Jyväskylä - a Development for the Super-FRS at FAIR
FAIR[1]设施是一个研究离子和反质子束的国际加速器中心。它正在德国达姆施塔特建造，作为目前GSI研究所的扩展。该设施的一个主要部分将是Super-FRS[2]分离器，该分离器将包括在项目建设的第一阶段。NUSTAR实验将受益于Super-FRS，它将提供前所未有的放射性离子束（RIB）范围。这些实验将在三个不同的分支中使用不同能量和特性的束流;高能量利用在生产过程中产生的相对论能量为300-1500 MeV/u的RIB，低能量分支旨在使用0-150 MeV/u范围内的束流，而环分支将冷却和储存NESR环中的束流。Super-FRS束流诊断室的主要任务是设置和调整分离器，以及提供跟踪和逐事件粒子识别。赫尔辛基物理研究所和GSI的探测器实验室和实验电子学正在联合研发GEM-TPC探测器，该探测器可以满足这种跟踪探测器在跟踪效率、空间分辨率、计数率能力和动量分辨率方面的要求。目前的原型是该类型的第四代，是同一容器内的两个双配置GEM-TPC。这意味着GEM-TPC中的一个在中间平面w.r.t.另一个2016年，该室在于韦斯屈莱加速器上用质子射弹进行了测试，在GSI上用铀、碎片和碳束进行了测试。
2017-11-22 physics.ins-det
Recent updates on the ArDM project: A Liquid Argon TPC for Dark Matter Detection
ArDM是新一代的WIMP探测器，它将同时测量液体氩的闪烁和电离产生的光和电荷。我们的目标是建造、表征和操作1吨液氩地下探测器。该项目依赖于将电离产生的电子从液体提取到检测器的气相中的可能性，以放大并用大型电子倍增器检测器读出。氩VUV闪烁光必须用波长移位器（例如四苯基丁二醇）转换，以便由具有双碱光电阴极的光电倍增管检测。本文介绍了基于LEM的电荷读出和光读出系统的研究与开发情况，以及首次在全尺寸探测器上进行的温、冷氩气光读出试验。
2008-10-24 physics.ins-det
Cryogenic RPWELL: a novel charge-readout element for dual-phase argon TPCs
本研究首次实现低温RPWELL探测器在液氩饱和蒸气中运行，表征了其在90K、1.2bar条件下的电荷增益与抗放电稳定性，获得约17的最大稳定无放电增益，并展示了掺碳纳米管3D打印热塑性板的初步结果，为双相氩TPC提供了新型电荷读出方案。
2023-12-11 physics.ins-det
GEM Studies for LCTPC
LCTPC合作正在为未来的线性对撞机开发一个时间投影室（TPC）。在ILC探测器的ILD概念中，TPC被预见为主要跟踪设备。为了在阳极上获得可测量的信号，由穿过TPC的带电粒子产生的初级电子必须倍增。为此目的，可以使用气体电子倍增器（GEM）。DESY FLC小组对这些GEM进行了研究，并在下文中介绍。
2009-01-30 hep-ex physics.ins-det
Performance of 20:1 multiplexer for large area charge readouts in directional dark matter TPC detectors
在当前基于TPC的定向暗物质探测器中需要更多的目标质量以提高探测器灵敏度。这可以通过放大检测器体积来实现，但这导致需要更多的模拟信号通道。降低电荷读出电子器件的总成本的可能解决方案是多路复用信号读出通道。在这里，我们提出了一个多路复用器系统在扩展模式的基础上，LMH6574芯片由德州仪器，最初设计用于视频处理。该设置具有将这种TPC检测器中的读出数量减少20倍的能力。结果表明，重要的电荷分布沿电离轨道的不对称性保留后，多路信号解复用。
2018-03-12 astro-ph.IM hep-ex physics.app-ph
Space-Charge Effects in an Ungated GEM-based TPC
时间投影室（TPC）在高速率实验中的应用的基本限制是缓慢漂移离子在活性气体体积中的积累，这损害了漂移场的均匀性，从而损害了检测器分辨率。传统上，通过使用离子门控结构来克服该问题。然而，这种方法引入了大的死区时间，并将触发速率限制在每秒几百次。通过使用气体电子倍增器（GEM）箔进行气体放大，可以从设置中消除离子门，这本质上抑制了离子的回流。这使得TPC在高速率下的连续操作是可行的。在这项工作中，蒙特卡罗模拟的离子空间电荷的建立在一个GEM为基础的TPC和由此产生的漂移失真的校正进行了讨论，基于现实的数字在三个GEM放大堆栈的离子回流。FAIR未来的PANDA实验中的TPC可以作为实验环境的一个例子，在该实验中，反质子-质子相互作用速率将达到每秒2 × 10^7。模拟结果表明，空间电荷密度达到65 fC每立方厘米，导致电子漂移失真高达10毫米。激光校准系统的应用，以纠正这些失真的影响。基于探测器物理和响应的全面模拟，我们表明，它是可能的，以纠正漂移失真，并保持良好的动量分辨率的GEM-TPC。
2012-09-03 hep-ex physics.ins-det
Application of the VMM3a/SRS: A t0-less TWIN GEM-based TPC
本研究将VMM3a ASIC集成到RD51/SRS中构建自触发连续读出系统，结合Twin GEM TPC构型，实现了极低物质量预算、适配多能段粒子束的径迹探测方案。
2025-01-17 physics.ins-det
Cosmic ray tests of a GEM-based TPC prototype operated in Ar-CF4-isobutane gas mixtures: II
沿焊盘行方向的空间分辨率进行了测量与基于GEM的TPC原型未来的直线对撞机实验，以了解其性能的轨道与有限的投影角度相对于焊盘行法线。由于角垫效应的分辨率的退化被证实是一致的预测一个简单的计算，考虑到簇的大小分布和雪崩波动。
2014-04-03 hep-ex 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
A Tetramethylsilane TPC with Cherenkov light readout and 3D reconstruction
本文描述了一个装有四甲基硅烷（TMS）的多通道液体时间投影室的结构和标定。其电荷读出系统由8条导线组成，每条导线在$X$和$Y$方向上。该室还配备有切伦科夫光读出系统，该系统由通过观察口耦合到液体体积的5英寸光电倍增管（PMT）组成。探测器的能量标度使用正电子-电子对校准，所述正电子-电子对由从AmBe源发射的4.4 MeV伽马射线产生，使用对正电子湮灭伽马的外部触发。然后，外部触发器被重新配置为标记穿过活动TMS体积的宇宙射线μ子，其用于测量TMS中的阻止功率和检测器中的电子寿命。我们发现最小电离粒子（MIP）的最可能能量损失为$Δ_p/ds$ =（0.60 $\pm$ 0.01）MeV/cm。我们还得到了43 $^{+680}_{-21}~μ$ s的电子寿命通过测量作为漂移时间的函数的最可能的能量损失。对于快速电子和μ子信号，PMT检测提示切伦科夫光，证明随机触发的可能性。室温有机目标介质，连同自触发能力和长的电子寿命在这项工作中报告，使这成为一个有吸引力的技术，以进一步探索稀有事件探测器或其他应用领域的辐射测量。
2020-06-01 physics.ins-det
Drift time calibration of the ultra-low material budget GEM-based TPC for MIXE
针对 MIXE 技术，集成 GEM 基 TPC 跟踪器并利用光纤探测器实现高精度漂移速度标定，以关联 μ 子停止点与 X 射线发射，推动元素敏感成像与深度分辨分析。
2025-05-24 physics.ins-det
