The Clock and Control System for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Upgrade
正在开发液氩触发数字化板（LTDB），以升级ATLAS液氩量热计第一阶段触发电子设备。位于前端的LTDB需要从后端获取时钟信号并进行远程配置和监控。一个时钟和控制系统正在开发的LTDB和系统的主要功能进行了评估。本文介绍了时钟和控制系统的设计和评估。
2020-09-18 physics.ins-det
The Jet Calibration in the H1 Liquid Argon Calorimeter
本文叙述了HERA氢探测器液氩量热计的射流标定。在高喷流横向能量的测量中，在具有高光子虚度（Q^2）的深度非弹性散射和光生过程中，系统不确定度可以低至2%。在此基础上，提出了一种新的H1能量加权方案的概念。在高Q^2中性流深度非弹性散射样品上的首次应用表明，强子系统和电子之间横向动量平衡的分辨率得到了提高。
2002-09-06 physics.ins-det
Update on the high speed serializer ASIC development for ATLAS Liquid Argon calorimeter upgrade
基于商用0.25 μm蓝宝石上硅（SOS）CMOS工艺，我们一直在开发一种串行化专用集成电路（ASIC），用于ATLAS液氩量热计前端电子系统的升级。第一个原型，一个5 Gbps的16：1串行器已设计，制造，并在实验室环境中进行测试，并在200 MeV的质子束。试验结果表明，第一台样机达到了设计目标。第二个原型，双通道，每通道8 Gbps串行器正在开发中。布局后的模拟表明，8 Gbps是可以实现的。在本文中，我们提出的第一个原型的设计和测试结果和第二个原型的设计和状态。
2022-02-10 physics.ins-det
LOCx2, a Low-latency, Low-overhead, 2 x 5.12-Gbps Transmitter ASIC for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Trigger Upgrade
本文介绍了ATLAS液氩量热仪触发器升级的发射机专用集成电路LOCx 2的设计和测试结果。LOCx 2由两个通道组成，每个通道编码ADC数据的开销为14.3%，并以5.12 Gbps的速率传输串行数据，延迟小于27.2 ns。LOCx 2采用商用0.25 μ m硅/蓝宝石CMOS技术制造，采用100引脚QFN封装。LOCx 2的功耗约为843 mW。
2020-09-18 physics.ins-det
The Latency Validation of the Optical Link for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Trigger Upgrade
两个光数据链数据传输专用集成电路（ASIC），基线和备份，已被设计用于ATLAS液氩（LAr）量热计第一阶段触发升级。每个ASIC的延迟以及在后端现场可编程门阵列（FPGA）中实现的其对应接收器的延迟是关键规格。在本文中，我们提出了延迟测量和模拟两个ASIC。测试结果表明，两种ASIC均达到了设计目标，并满足延迟规格。仿真和测量之间的一致性验证了ASIC延迟特性。
2020-09-14 physics.ins-det
Commissioning and Performance of the ATLAS Liquid Argon Calorimeters
ATLAS液氩量热计系统由一个电磁桶式量热计和两个端盖组成，端盖分别装有电磁量热计、强子量热计和前向量热计。整个热量计系统的建设已于2004年年中完成。该探测器已与LAr在标称高电压下运行，并完全配备了读出电子设备。为数据收集和处理开发了在线软件、监测工具和离线信号重建。已进行了广泛的测试与校准脉冲，并已行使所有182468通道的电子校准计划。自2006年8月以来，宇宙μ介子数据已收集与ATLAS探测器系统的其余部分作为ATLAS调试计划的一部分。将由宇宙射线沉积的能量重建的LAr信号与从测量的探测器参数和校准脉冲导出的预测进行比较。检查了具有足够宇宙μ子的区域内探测器响应的均匀性。根据以前的光束测试和蒙特卡罗模拟，ATLAS物理的LAr量热计的预期性能，也进行了总结。
2008-10-06 physics.ins-det
The Clock Distribution System for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Upgrade Demonstrator
针对ATLAS液氩量能器Phase-I升级演示器的时钟需求，研发基于商用器件的时钟分配系统，完成设计、性能评估及辐射耐受性验证。
2024-01-28 physics.ins-det
A prototype optical link board with redundancy design for the ATLAS liquid argon calorimeter Phase-2 upgrade
为ATLAS液氩量热计第2阶段升级研制了一个原型光链路板。该板由24个lpGBT芯片和8个VTRx+模块组成，展示了未来前端板的全光链路设计。该板具有22个单工光链路，用于将探测器数据传输到探测器外电子设备，这些数据在FPGA中仿真并通过6个FMC连接器注入。该板实现了2个双工光纤链路，用于时钟、控制和监控，并采用冗余设计，以提高系统可靠性。数据传输和所有冗余设计均已验证。一种光纤路由方案已经原型化，其中2或3个VTRx+模块通过MPO连接器重新连接到前面板。
2022-03-11 physics.ins-det
Two low-power optical data transmission ASICs for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter readout upgrade
ATLAS液氩量热计第一阶段升级中，前端光学数据传输需要串行化ASIC和VCSEL驱动ASIC。基准ASIC是串行器LOCx 2和VCSEL驱动器LOCld，采用0.25 μm硅蓝宝石（SoS）CMOS技术设计，功耗分别为843 mW和320 mW。基于130 nm CMOS工艺，我们设计了两个引脚到引脚兼容的备份ASIC，LOCx 2 -130和LOCld-130。它们的功耗比同类产品低得多，而其他性能，如延迟，数据速率和辐射耐受性，满足第一阶段升级的要求。我们提出了LOCx 2 -130和LOCld-130的设计。最后给出了LOCx 2 -130的测试结果。
2020-09-14 physics.ins-det
Readiness of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter for LHC Collisions
ATLAS液氩量热计自2006年8月以来一直在连续运行。当时，只有部分量热计被读出，但自2008年初以来，所有量热计单元都已连接到ATLAS读出系统，为LHC碰撞做准备。本文概述了随机触发、校准数据、宇宙μ子和LHC束溅射事件现场测量的液氩量热计性能。检测器的操作，定时性能，电子噪声和增益稳定性的结果。来自辐射宇宙μ子和束溅射事件的高能量沉积物允许检查能量分辨率的固有常数项。利用最小电离宇宙μ子，在百分比水平上测量了电磁桶式量热计沿η（在φ上平均）响应的均匀性。最后，辐射μ子的电磁簇射的研究已被用来交叉检查的蒙特卡罗模拟。使用ATLAS读出，数据采集和重建软件获得的性能结果表明，液氩量热计是在LHC时代的黎明碰撞做好准备。
2010-05-25 hep-ex physics.ins-det
Studies of VCSEL Failures in the Optical Readout Systems of the ATLAS Silicon Trackers and Liquid Argon Calorimeters
ATLAS硅跟踪器和液氩量热计的读出系统利用垂直腔面发射激光二极管在开启和关闭检测器读出组件之间进行通信。这些VCSEL器件中的许多在其预期寿命之前就已经失效。我们总结了失败的历史，并提出了迄今为止所学到的失败机制和环境条件下的寿命的依赖。
2011-09-29 hep-ex physics.ins-det
Autoencoder-based time series anomaly detection for ATLAS Liquid Argon calorimeter data quality monitoring
本文提出基于LSTM自动编码器的算法，用于检测ATLAS液氩电离室数据中的异常，通过训练高质量数据识别异常区间，并验证噪声脉冲问题。
2025-11-25 hep-ex physics.ins-det
Quality control tests of the front-end optical link components for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-1 upgrade
我们目前的ATLAS液氩量热仪第一阶段升级的前端光链路组件的质量控制测试的程序和结果。这些组件包括垂直腔面发射激光器（VCSEL）驱动器ASIC LOCld、定制光发射器/收发器模块MTx/MTRx和发射器ASIC LOCx 2。LOCld、MTx和LOCx 2各自包含具有相同结构的两个信道，而MTRx具有发射器信道和接收器信道。每个通道均以5.12 Gbps进行测试。共有5341个LOCld芯片、3275个MTx模块、797个MTRx模块和3198个LOCx 2芯片合格。LOCld、LOCx 2、MTx和MTRx的产率分别为73.9%、98.0%、98.4%和61.9%。
2021-08-09 physics.ins-det
A radiation-hard dual-channel 12-bit 40 MS/s ADC prototype for the ATLAS liquid argon calorimeter readout electronics upgrade at the CERN LHC
欧洲核子研究中心大型强子对撞机ATLAS液氩量热计的读出电子升级需要抗辐射ADC。介绍了一种抗辐射双通道12位40 MS/s流水线ADC的设计。该设计包括两个流水线A/D通道，每个通道有四个乘法数模转换器，后面是8位逐次逼近寄存器模数转换器。该定制设计采用商用130 nm CMOS工艺制造，在10 MHz下，单通道40 MS/s时的SNDR性能为67.9 dB，延迟为87.5 ns（到第一位读出），而总功耗为50 mW/通道。该芯片使用两种电源电压：1.2和2.5 V。测量并确定辐照期间对单粒子效应的灵敏度，以满足系统要求。
2017-06-05 physics.ins-det
Component Prototypes towards a Low-Latency, Small-form-factor Optical Link for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Trigger Upgrade
本文介绍了几个组件原型的ATLAS液氩量热计第一阶段触发升级设计的低延迟，小形状因子的光链路。一个定制的双通道光发射器模块的原型，微型光发射器（MTx），与单独的发射器光学子组件（TOSA）已被证明在数据速率高达8 Gbps的每通道。一个垂直腔面发射激光器（VCSEL）驱动器ASIC已经开发出来，并用于目前的MTx原型。一个串行器ASIC原型，工作在每通道高达8 Gbps，已被设计和测试。一个低延迟，低开销的编码器ASIC原型的设计和测试。整个链路的延迟，包括发送器延迟和接收器延迟，但不包括光纤的延迟，估计小于57.9 ns。MTx的尺寸为45 mm x 15 mm x 6 mm。
2022-02-09 physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter
ATLAS液氩量热计的现场调试已经进行了三年。在此期间，通过频繁的校准运行，以及对大型宇宙μ子数据样本和2008年9月10日发生的少数束流飞溅事件的分析，它已经得到了充分的测试。这使得获得一组稳定的校准常数的第一次碰撞，并测量原位量热计的性能，被发现是在预期的水平。
2010-05-17 hep-ex physics.ins-det
Drift Time Measurement in the ATLAS Liquid Argon Electromagnetic Calorimeter using Cosmic Muons
用宇宙μ子详细研究了ATLAS电磁量能器液态氩中的电离信号。特别是，电离电子的漂移时间的测量和用于评估的热量计间隙的固有均匀性，并估计其对能量分辨率的常数项的影响。电子在量热计第二层单元中的漂移时间是均匀的，在桶中为1.3%，在端盖中为2.8%。这导致对桶中常量项的估计贡献为（0.29 + 0.05-0.04）%，对端盖中常量项的估计贡献为（0.54 + 0.06-0.04）%。用同样的数据测量了液氩中电离电子的漂移速度，在88.5 K和1 kV/mm时，漂移速度为4.61 ± 0.07 mm/μs。
2010-07-04 hep-ex physics.ins-det
Energy reconstruction in a liquid argon calorimeter cell using convolutional neural networks
可以分析取样量热计单元中的液氩电离电流以确定被检测粒子的能量。在实践中，诸如堆积和电子噪声的实验伪像使得从电流推断能量是困难的过程。大型强子对撞机的束流强度将在2025-2027年的第二阶段长期关闭期间显著增加。在这些条件下，用于提取ATLAS检测器中检测到的粒子的能量的信号处理技术将遭受显著的性能损失。本文比较了目前使用的最佳滤波技术，卷积神经网络的能量重建在ATLAS液氩强子端盖量热计。特别是，研究表明，使用适当调整且新颖的损失函数训练的卷积神经网络能够优于最佳滤波器技术。
2021-11-10 hep-ex physics.ins-det
Performance and Quality Control of a Radiation-Hard 12-bit 40 MSPS ADC for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Trigger Readout Electronics Phase-I Upgrade at the LHC
为欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机ATLAS液氩量能器的触发读出电路第一阶段升级设计了一个抗辐射的四通道12位40 MSPS流水线模数转换器（ADC）。定制设计的最终版本，在商业130 nm CMOS工艺制造，提出并发现，以满足系统的模拟性能和辐射耐受性的要求。描述了17200 ADC的质量控制程序，并给出了结果。
2020-03-06 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter after three years of LHC operation and plans for a future upgrade
ATLAS实验旨在研究欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）产生的质子-质子碰撞。液氩取样量热计用于所有的电磁量热以及端盖中的强子量热。在2004- 2006年安装之后，在2009年第一次碰撞之前的三年时间里，使用宇宙射线和单个LHC光束，对量热计进行了广泛的调试。从那时起，在前所未有的质心能量下收集了大约27 fb $\mathbf{^{-1}}$的数据。在所有这些阶段中，量热计及其电子设备几乎一直处于最佳状态，性能非常接近规格。本文涵盖了这些头几年业务的所有方面。在发现难以捉摸的希格斯玻色子的背景下，特别提出了所取得的优异性能。未来的计划，以保持这种性能，直到LHC计划结束也提出。
2013-07-04 hep-ex physics.ins-det
A Radiation-Hard Dual Channel 4-bit Pipeline for a 12-bit 40 MS/s ADC Prototype with extended Dynamic Range for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Readout Electronics Upgrade at the CERN LHC
介绍了一种用于欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机ATLAS液氩量热计读出电路升级的抗辐射双通道12位40 MS/s扩展动态范围流水线ADC的设计。该设计由两个流水线A/D通道和四个乘法数模转换器组成，每个转换器的标称分辨率为12位。该设计采用IBM 130 nm CMOS工艺制造，在2.5 V电源下，单通道SNDR在18 MHz、40 MS/s时的性能为68 dB，而每通道功耗为55 mW，辐照后性能没有下降。各种增益选择算法，以实现扩展的动态范围的实施和测试。
2013-07-31 hep-ex physics.ins-det
Upgrade of the ATLAS Liquid Argon Calorimeters for the High-Luminosity LHC
大型强子对撞机（HL-LHC）在高亮度阶段的粒子通量增加，瞬时亮度高达原始设计值的7.5倍，将对ATLAS探测器的许多子系统产生影响。这一贡献突出了ATLAS液氩量热计系统的特殊影响，连同导致HL-LHC的各种升级计划的概述。更高的亮度对于前向量热计（FCal）特别重要，其中电离负载的预期增加会引起许多问题，这些问题会降低FCal性能，例如液氩间隙中的束加热和空间电荷效应以及由于限流电阻器上的电流增加而引起的高电压降。作为解决其中一些问题的一种方法，拟议的FCal替代品与替代品相关的风险进行了权衡。为了进一步减轻堆积增加的影响，目前还在考虑在每个端盖低温恒温器的正面安装一个高粒度定时探测器。正在研究几种不同的传感器技术和布局。
2016-12-20 hep-ex physics.ins-det
Design and hardware evaluation of the optical-link system for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-II Upgrade
正在为ATLAS液氩量热计第二阶段升级开发一个光学连接系统。光链路系统负责将来自1524个前端板（FEB）的超过18.2万个探测器通道的数据通过每个FEB的26根光纤传输到计数室，传输距离超过150米，并将时钟、束流交叉复位信号和慢速控制/监测信号带回FEB。光链路系统基于低功耗千兆位收发器（lpGBT）和多功能光收发器（VTRx+）模块，这两个模块都是为高亮度LHC升级而开发的。设计了评估板，对光链路系统的主要功能进行了评估。文中介绍了光链路系统的设计和主要功能的评价。
2020-07-31 hep-ex physics.ins-det
Response Uniformity of the ATLAS Liquid Argon Electromagnetic Calorimeter
完成了ATLAS电磁式液氩量能器模块的组装和插入低温恒温器的工作。在生产期间，四个桶和三个端盖模块暴露于测试束，以评估其性能，确定生产质量和再现性，并仔细检查从读出和校准电子设备到信号和能量重建的完整能量重建链。还可以检查热量计的完整蒙特卡罗模拟。对该方法的均匀性、分辨率和常数项的提取进行了分析。典型的非均匀性为0.5%和典型的全球常数项为0.6%的桶和端盖模块进行测量。
2007-09-07 physics.ins-det
Machine Learning for Real-Time Processing of ATLAS Liquid Argon Calorimeter Signals with FPGAs
欧洲核子研究中心的ATLAS实验在大型强子对撞机（LHC）上测量质子-质子（p-p）碰撞的能量，重复频率为40 MHz。作为第二阶段升级的一部分，液氩（LAr）量热计的读出电子器件正在为高亮度LHC（HL-LHC）操作做准备，预计将同时产生多达200个p-p相互作用。p-p相互作用数量的增加意味着多达25个连续碰撞的量热计信号重叠，使能量重建更具挑战性。为了实现HL-HLC的目标，现场可编程门阵列（FPGA）被用于实时处理以40 MHz采样的数字化脉冲，并且正在研究不同的机器学习方法来处理信号堆积。卷积和递归神经网络在将重建能量分配给正确的质子束团交叉和能量分辨率方面都优于目前使用的最佳信号滤波器。增强的重点是从重叠脉冲获得的能量。由于神经网络是在FPGA上实现的，因此必须仔细分析参数的数量、资源使用、延迟和操作频率。一个非常好的协议，观察在FPGA和软件中的神经网络实现之间。
2021-11-16 hep-ex physics.ins-det
Firmware implementation of a recurrent neural network for the computation of the energy deposited in the liquid argon calorimeter of the ATLAS experiment
Aix Marseille Univ（艾克斯-马赛大学）；CNRS/IN2P3（法国国家科学研究中心/核物理与粒子物理研究所）
本文提出了一种在Stratix 10 FPGA上实现RNN的方法，用于ATLAS液氩量能器沉积能量重建，通过VHDL优化满足了每FPGA处理384通道且延迟小于125 ns的严格要求。
2023-05-17 cs.LG hep-ex physics.ins-det
Hadronic Calibration of the ATLAS Liquid Argon End-Cap Calorimeter in the Pseudorapidity Region 1.6 < |eta| < 1.8 in Beam Tests
在CERN SPS装置上，对ATLAS液氩端盖量能器的全方位φ楔进行了能量范围为6 GeV ≤ E ≤ 200 GeV的电子、μ子和π子束辐照。所研究的角度区域对应于ATLAS撞击的位置，在伪快度间隔1.6 < |eta| < 1.8附近。光束测试装置进行了说明。给出了详细的性能研究，以及获得相关的互校准常数。在ATLAS强子刻度建议之后，首次研究了利用加权系数进行强子刻度的方法。将结果与基于GEANT 3和GEANT 4模型的蒙特卡罗模拟预测进行比较。
2004-07-02 physics.ins-det
Quality control and quality assurance evaluation of ALFE2, a large-dynamic-range front-end ASIC de-veloped for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter high-luminosity LHC upgrade
Physics Department, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室物理系）；Instrumentation Department, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室仪器部）；Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University（石溪大学物理与天文系）；IJCLab, Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3（巴黎萨克雷大学IJCLab，CNRS/IN2P3）；ESAT-ADVISE, KU Leuven（荷语鲁汶大学ESAT-ADVISE）；CERN（欧洲核子研究中心）
针对ATLAS液态氩量能器升级的ALFE2前端ASIC，开发机器人系统进行质量控制测试并建立分级标准，评估测试良率超85%，应用于全面生产质量控制，辐照测试无显著性能下降，推断出HL-LHC运行时的单粒子翻转错误率。
2026-08-19 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the ATLAS Liquid Argon Front-End ASIC ALFE2 for the HL-LHC upgrade
ALFE2是为HL-LHC升级设计的ATLAS液氩量能器前端ASIC，具有四通道、可调阻抗和16位动态范围，经FETB测试表明其在增益、噪声、线性、均匀性和辐射耐受性方面均满足或大幅超越所有规格。
2024-02-14 physics.ins-det
The Argon Dark Matter Experiment (ArDM)
ArDM实验是一台1吨级的液态氩TPC/量热计，用于探测无自旋氩核散射的暗物质粒子。这些产生反冲核的事件将通过它们的光荷比以及闪烁光的时间结构来识别。该实验目前正在建设中，并将在欧洲核子研究中心的地面上投入使用。在这里，我们描述了探测器的概念，并给出了一个简短的审查的主要探测器组件。
2008-12-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Construction of the Digital Hadron Calorimeter
粒子流算法（PFAs）已被提出作为一种方法，以提高未来的碰撞束探测器的喷流能量分辨率。PFA需要具有高粒度的量热计，以实现事件的三维成像。线性对撞机合作（CALICE）的量热仪正在开发和测试这种高度分段量热仪的原型。在这种情况下，由阿贡国家实验室领导的一个小组开发和建造了一个大型的数字强子量热仪（DHCAL）原型。DHCAL由52层组成，装有电阻板室（RPC），并与钢吸收板交错。RPC通过1 x 1 cm2焊盘以1位分辨率（数字读出）读出。DHCAL原型有大约480，000个读出通道。本讲座报告DHCAL的设计，建造和调试。DHCAL于2010年秋季安装在费米实验室试验束设施，并于2011年夏季收集数据。
2012-02-27 hep-ex physics.ins-det
Energy Linearity and Resolution of the ATLAS Electromagnetic Barrel Calorimeter in an Electron Test-Beam
ATLAS电磁桶式液氩量热计的一个模块暴露于CERN的电子测试束在H8束线升级的精确动量测量。电子束的可用能量范围从10到245 GeV。电子束撞击在对应于ATLAS坐标系中的η =0.687的伪快度和φ =0.28的方位角的一个点处。对偏置电子能量测量的几种效应的详细研究允许开发能量重建程序，以确保良好的线性度和良好的分辨率。使用的是详细的蒙特卡罗模拟的基础上Geant描述的纵向和横向簇射轮廓以及能量分布。对于15 GeV和180 GeV之间的电子能量的测量的入射电子能量的偏差超过束能量是在0.1%以内。测量的系统不确定度在低能量下约为0.1%，在高能量下可忽略不计。能量分辨率被发现是约10%sqrt（E）的采样项和约0.2%的本地常数项。
2006-08-01 physics.ins-det
Future liquid Argon detectors
液氩时间投影室为稀有事件探测的新型大规模探测器提供了创新技术。它是一种精确的跟踪装置，允许电离径迹形态的毫米级精度的三维空间重建，具有“泡室“的成像质量，以高采样率提供$dE/dx$信息，并作为包含事件的高分辨率热量计。它于1977年首次提出，经过长期的成熟过程，它今天拥有打开新的物理学机会的潜力，在相关的多千吨质量尺度上提供出色的跟踪和量热性能，优于其他技术。在本文中，我们回顾了未来的液态氩探测器目前正在讨论的中微子物理社区。
2013-03-30 hep-ph physics.ins-det
The Argon Dark Matter Experiment
ArDM实验是一个1吨的液态氩TPC/量热计，设计用于探测暗物质粒子，这些粒子可以从无自旋的氩核散射，产生核反冲。这些事件将通过它们的光荷比以及闪烁光的时间结构来辨别。该实验目前正在欧洲核子研究中心的地面上进行建设和调试。低温操作和光探测性能最近在一次全1吨液态氩靶的测试运行中得到了证实，该测试运行是在纯量热操作下进行的，并带有一个原型光读出系统。本文介绍了实验的概念，主要的探测器组件，并提出了一些初步的结果。
2009-12-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Self-compensating Light Calorimetry with Liquid Argon Time Projection Chamber for GeV Neutrino Physics
本研究发现液态氩时间投影室（LArTPC）因复合发光效应可作为自补偿光量热仪，通过案例验证其在宽漂移电场范围内实现电子与强子响应比的良好补偿，为GeV中微子能量重建提供补充方法并提出非均匀光收集的解决方案。
2025-02-09 hep-ex physics.ins-det
Optimised neural networks for online processing of ATLAS calorimeter data on FPGAs
Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Institut für Kern- und Teilchenphysik, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学核与粒子物理研究所）
本文提出优化的神经网络架构用于在FPGA上处理ATLAS calorimeter数据，实现了更高的能量分辨率和更可靠的不确定性估计。
2026-02-05 physics.ins-det
Calorimeters for the FCC-hh
未来的质子-质子对撞机（FCC-hh）将在质心能量高达$\sqrt{s}=100$ TeV的情况下进行碰撞，瞬时亮度达到前所未有的$L=3~10^{35}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，从而产生极具挑战性的辐射和亮度条件。通过提供几十ab $^{-1}$的积分亮度，FCC-hh将为新物理学提供无与伦比的发现潜力。需要高灵敏度的共振搜索在质量高达几十TeV的量热计的设计上施加了很强的约束。在包含喷流、Taus和电子的最终状态中进行共振搜索需要在多TeV能量下具有出色的能量分辨率，以及解决极端助推产生的高度准直衰变产物的出色能力。此外，FCC-hh提供了精确测量双光子和b-jet通道中希格斯自耦合的独特机会。在这种具有挑战性的环境中，需要在低能量下具有优异的光子和射流能量分辨率以及用于π背景抑制的优异的角分辨率。本报告介绍了在FCC-hh的多用途探测器的热量计研究。热量计的有源组件包括液态氩、塑料瓦和单片有源像素传感器技术。的技术选择，设计考虑和实现的性能在全Geant 4模拟进行了讨论和介绍。模拟研究的重点是概念的评价。在实验室条件下进行了独立研究，并在实际的FCC-hh环境中进行了首次测试，包括利用快速信号和高粒度的堆积抑制能力。这些研究是在编写FCC概念设计报告（CDR）的背景下进行的。
2019-12-20 physics.ins-det
The Phase-I Trigger Readout Electronics Upgrade of the ATLAS Liquid Argon Calorimeters
ATLAS液氩量热计的第一阶段触发读出电子升级增强了即将进行的大型强子对撞机光度增加操作期间实验的物理范围。在第二次大型强子对撞机长周期运行期间安装的新系统将触发器读出粒度提高了10倍，并提高了其精度和范围。因此，在触发电平的背景抑制，通过增强的滤波算法，利用额外的信息的拓扑歧视的电磁和强子簇射形状。本文介绍了新的电子元件的最终设计，其定制的电子设备，用于验证其正常运行的程序，以及在该系统的调试过程中实现的性能。
2022-05-16 hep-ex physics.ins-det
Development of COTS ADC SEE Test System for the ATLAS LAr Calorimeter Upgrade
耐辐射、高速、高密度和低功耗的商用现成（COTS）模数转换器（ADC）计划用于升级液氩（LAr）量热计前端（FE）触发读出电子器件。总电离剂量（TID）和单粒子效应（SEE）是COTS ADC需要表征的两个重要辐射效应。在我们的初始TID测试中，Texas Instruments（TI）的ADS5272在筛选了来自不同制造商的总共17个COTS ADC后被确定为性能最佳，其动态范围和采样速率满足FE电子器件的要求。ADS5272的另一个有趣特性是其6.5个时钟周期的延迟，这是17个候选产品中最短的。基于TID性能，我们设计了一个针对ADS5272的SEE评估系统，这使我们能够进一步评估其辐射耐受性。在本文中，我们提出了一个详细的设计ADS5272 SEE评估系统，并显示该系统的有效性，评估ADS5272 SEE特性在多次辐照试验。根据TID和SEE测试结果，ADS5272被选择用于全尺寸LAr触发数字化仪板（LTDB）演示器，该演示器将在2014年长周期1（LS1）期间安装在ATLAS热量计上。
2014-03-06 hep-ex physics.ins-det
The science and technology of liquid argon detectors
本文系统综述液氩探测器的物理化学基础、量能器/闪烁体/TPC等技术形态及其在ATLAS、DUNE、暗物质实验中的应用，并展望新型读出与医学应用。
2024-05-02 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Position resolution and particle identification with the ATLAS EM calorimeter
在2000年和2002年之间的几年中，ATLAS EM桶和端盖量热计的几个预系列和系列模块暴露于电子，光子和π介子束。量热计的性能，其细分的第一次采样进行了研究。已发现极角分辨率在50-60 mrad/sqrt（E（GeV））的范围内。在pT=50 GeV/c时，当光子选择效率为90%时，中性π介子的排斥约为3.5。电子-π介子分离研究表明，在能量高达40 GeV的情况下，π介子假率可达到（0.07-0.5）%，同时保持90%的电子识别效率。
2005-05-18 physics.ins-det
The Monitoring System of the End-Cap Calorimeter in the Belle II experiment
Belle II实验目前正在KEK（日本筑波）的SuperKEKB电子-正电子对撞机上进行第二阶段操作。该探测器是KEKB对撞机上Belle实验的升级，它被优化用于研究罕见的B衰变，对标准模型之外的新物理信号也很敏感。电磁量热计（ECL）是基于CsI（Tl）闪烁晶体。它分裂成一个桶和两个环形端盖区域，根据对撞机的非对称设计，后者被命名为向前和向后。CsI（Tl）晶体以可承受的成本提供高光输出，但其产量随温度变化，并且由于对水分的强烈化学亲和力，可能会被湿度永久损坏。然后，每个ECL区域都配备了热敏电阻和湿度探头，以监测环境数据。虽然传感器和布线都继承了原来的百丽设计，ECL监测系统已完全重新设计。在本文中，我们提出了硬件和软件架构部署的2112 CsI（Tl）晶体安排在向前和向后的端盖。单板计算机（SBC）是专为嵌入式应用而设计的。对于传感器读出，已实现了基于具有本地处理能力的24位ADC的数据采集系统，并与SBC接口。EPICS应用程序通过局域网发送数据，用于遥控和显示。
2018-07-01 physics.ins-det
First Demonstration of Imaging Cosmic Muons in a Two-Phase Liquid Argon TPC using an EMCCD Camera and a THGEM
大型两相液氩时间投影室（LAr TPC）是未来长基线中微子实验的一个建议选择。这项研究说明了使用EMCCD相机捕获在两相LAr TPC采用THGEM的单宇宙事件引起的光的可行性。Andor iXon Ultra 897 EMCCD相机通过硼硅酸盐玻璃观察口安装在Liverpool两相LAr TPC上。相机成功地捕捉到了由宇宙事件引起的THGEM孔产生的二次闪烁光。对不同EMCCD增益的相机的光收集能力进行了评估。对于64的THGEM增益和1000的EMCCD增益，以6的平均信噪比捕获清晰图像。结合相机图像、PMT信号和THGEM电荷数据，对宇宙μ子直线径迹进行了初步的三维重建。重建的宇宙μ子轨道被用来确定THGEM增益和校准EMCCD图像的强度水平。
2015-07-23 physics.ins-det
The Design of a High Speed Low Power Phase Locked Loop
为满足ATLAS液氩量能器读出系统升级对高速低功耗耐辐射串行器ASIC的需求，研究者采用0.25μm SoS CMOS工艺设计了一款调谐范围3.79-5.01GHz、功耗104mW的锁相环，已提交流片。
2024-01-30 physics.ins-det
Design and Simulation Study of the Hadronic Calorimeter for the EicC Zero Degree Calorimeter
Shandong University（山东大学）；Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究为EicC零度量热器设计了紧凑的SPACAL强子量热器，通过Geant4模拟验证，实现了优异的能量和时间分辨率及高精度粒子识别，满足物理需求。
2026-09-15 physics.ins-det
Calibration Studies and the Investigation of Track Segments within Showers with an Imaging Hadronic Calorimeter
CALICE合作项目已经建造了一个高度颗粒化的强子采样量热计原型，它具有由硅光电倍增器（SiPM）单独读出的小闪烁体瓦片，以评估ILC的技术。探测器的成像能力允许强子事件的子结构的详细研究，如识别最小电离轨道段内的强子簇射。这些轨道段具有高质量，因此它们可以用于校准，作为Muons和用于监控SiPM的内置LED系统的附加工具。这些轨道段也有助于约束Geant 4中使用的强子簇射模型。详细的MC研究与现实模型的ILC检测器进行研究的校准要求的一个完整的量热计系统。通过将费米实验室束流测试的校准常数传输到欧洲核子研究中心在不同条件下记录的数据，在真实数据上对校准策略进行了测试。
2009-10-20 physics.ins-det
Thermodynamic Stability of Xenon-Doped Liquid Argon Detectors
液态氩探测器被广泛应用于核物理和粒子物理实验中。在氩气中加入少量的氙可以改变其闪烁、电离和电致发光特性，并可以提高其作为检测介质的性能。然而，液态氩-氙混合物会产生不稳定性，特别是在需要相变或利用高氙浓度的系统中。在这项工作中，我们讨论了这种不稳定性的原因，并描述了一个小的（升规模）装置，一个独特的低温电路专门设计用于处理氩氙混合物。该系统能够冷凝与O（1%）氙体积混合的氩气，并在氙饱和极限附近保持稳定的液体混合物，同时积极地使其在气相中循环。我们还展示了控制不稳定性，当探测器条件允许偏离优化设置。这一进展使未来的液氩探测器能够受益于高浓度氙掺杂的影响，例如更有效地检测低能电离信号。这项工作还开发了研究和减轻使用低浓度氙掺杂的大型氩探测器不稳定性的工具。
2022-09-12 physics.ins-det
Argon Purification Studies and a Novel Liquid Argon Re-circulation System
未来的巨型液态氩（LAr）时间投影室（TPC）需要纯度高于十亿分之0.1（ppb），以允许电离电子漂移，而不会被任何电负性杂质显著捕获。我们提出了一个全面的研究电负性杂质对气体和液体氩闪烁光的影响，各种净化化学品的功效分析，以及利物浦LAR设置，它利用了一种新的再循环净化系统。在空气、O_2、H_2O、N_2和CO_2中，0.01 ~ 1000 ppm的H_2O对氩闪烁光的影响最大，N_2的影响最小。此外，还建立了液氩中0.01 - 100 ppm O_2污染水平下慢组分衰变时间与总能量沉积之间的关联式。用BET等温线分析了分子筛对Ar气、N_2气和H_2O蒸气的吸附性能优于无水配合物。研究了Cu和P_2O_5在室温和-130 ° C下从1巴N_6氩气中去除O_2和H_2O杂质的效率。开发了一种新型的、高度可扩展的LAr再循环系统。完整的系统由一个在液体中运行的电动波纹管泵和一个净化筒组成，是在内部设计和制造的。该系统成功运行了许多天，实现了27升/小时的再循环率和高纯度。
2011-06-26 physics.ins-det
First demonstration of a bubble-assisted Liquid Hole Multiplier operation in liquid argon
我们证明，时间，气泡辅助液孔倍增器（LHM）在液氩中的操作。LHM对辐射诱导电离电子和初级闪烁光子都敏感，由浸没在惰性液体中的穿孔电极组成，下面捕获稳定的气泡。沉积在液体中的电子或从电极表面上的光电阴极发射的微膨胀诱导的光电子被收集到空穴中;在穿过液体-气体界面后，它们在气泡内诱导电致发光。经过验证，在以前的作品中的LHM概念在液态氙，我们在这里提供第一个初步的结果，其操作在液态氩。我们证明了厚气体电子倍增器（THGEM）电极下的气泡遏制，并提供检测器对α粒子的响应，记录与SiPM -在电致发光和适度的气体倍增;成像能力也得到了证明。
2019-09-26 physics.ins-det
Feasibility of high-voltage systems for a very long drift in liquid argon TPCs
本文综述了在液态氩TPC中产生漂移电场的高压系统的设计。在正在进行的实验中，系统能够近似。在长达1.5 m的长度上，对于0.5 - 1 kV/cm的漂移场，可实现100 kV。介绍了两种采用不同方法的探测器：（1）ICARUS-T600探测器，其系统由外部电源、高压馈电管和电阻式电压降能器组成;（2）ArDM-1t探测器，其在液氩体积内具有低温Greinacher高压倍增器。对于大规模的液态氩TPC，可能需要提供2MV的系统来获得大约1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 20米。通过外推现有的设计，这样一个系统的可行性进行评估。
2010-09-24 physics.ins-det
Cryogenic digital data links for the liquid argon time projection chamber
在本文中，我们介绍了低温功能的组件的数据链的液体氩时间投影室（LArTPC），一个潜在的远地点探测器技术的长基线中微子实验（LBNE）。我们已经证实，LVDS驱动器可以在液氮温度（77 K）下以高达每秒1千兆比特的速度驱动20米CAT5E双绞线。我们已经验证了商用现成（COTS）串行器、激光二极管驱动器、激光二极管、光纤和连接器以及现场编程门阵列（FPGA）在77 K下继续运行。各种COTS电阻器和电容器已经在77K下进行了测试。我们所进行的所有测试表明，用于液氩时间投影室的低温数字数据链是有前途的。
2022-02-10 physics.ins-det
Performance of VUV-sensitive MPPC for Liquid Argon Scintillation Light
日本滨松光子学公司（Hamamatsu Photonics K.K.）研制了一种新型的多像素光子计数器（MPPC），它对真空紫外光（波长λ < 150 nm）具有灵敏度。在早稻田大学低温实验室用液氮对新型MPPC的基本性能进行了测试。MPPC的击穿电压，电容和暗计数率的温度依赖性也进行了评估。此外，用241 Am α射线源对液氩（LAr）闪烁光（λ = 128 nm）的绝对光子探测效率（PDE）约为7%，不确定度为2%。基于这些基本的测量，新的MPPC的LAr探测器的暗物质搜索的可能应用进行了讨论。
2015-10-17 physics.ins-det
Stable operation with gain of a double phase Liquid Argon LEM-TPC with a 1 mm thick segmented LEM
本文介绍了小型液氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC）的实验结果。这种探测器概念提供了一种能够进行电荷放大的3D跟踪和量热装置，适用于下一代中微子探测器，并可能直接用于暗物质搜索。在一个装有10 $\times$ 10 cm $^2$读出器的3 lt电离室的测试中，在三周的数据采集期间记录了宇宙μ子数据。最大增益达到6.5，液氩保持足够的纯度以确保20 cm的漂移（O（ppb）~O $_2$当量）。
2010-10-12 physics.ins-det
Photon Detection in the Cryogenic Apparatus for Precision Tests of Argon Interactions with Neutrinos (CAPTAIN)
洛斯阿拉莫斯国家实验室正在建造用于精确测试氩与中微子相互作用的低温装置（CAPTAIN）。漂移长度为1米的六边形时间投影室（TPC）将在装有7,700升液氩的低温恒温器内建造。CAPTAIN将用于测试中子和中微子束的相互作用。它将作为长基线中微子实验（LBNE）的各种选择的测试平台，包括光子探测系统。目前的光子探测系统将被描述和未来的选择进行讨论。该系统由16个R8520-500 Hamamatsu光电倍增管组成，光电倍增管前面的丙烯酸树脂上具有波长偏移涂层。各种波长偏移涂层可以用当前默认的四苯基丁二烯进行检查。
2013-09-09 hep-ex physics.ins-det
