A visualization of the damage in Lead Tungstate calorimeter crystals after exposure to high-energy hadrons
在CERN的大型强子对撞机（HL-LHC）计划进行高亮度升级后，在预期的环境中，量热计晶体的预期性能必须得到很好的理解，然后才能对探测器升级的需求做出明智的决定。在HL-LHC运行的这些年里，探测器将暴露在相当大的快强子通量下，这已被证明会导致钨酸铅闪烁晶体的累积透明度损失。在这项研究中，我们提出了直接的证据的主要潜在的损害机制。结果显示，从一个测试，产生一个直接洞察到的性质的强子特定的损伤在钨酸铅量热器晶体暴露于24 GeV/c的质子。
2012-02-02 hep-ex physics.ins-det
LED Monitoring System for the BTeV Lead Tungstate Crystal Calorimeter Prototype
我们报告的性能的监测系统的原型量热计的BTeV实验，使用钨酸铅晶体耦合光电倍增管。这些测试是在俄罗斯Protvino的70 GeV加速器综合体中进行的。
2004-07-08 hep-ex physics.ins-det
Installation and first commissioning results of the JEF lead tungstate calorimeter
本文介绍JLab Eta Factory实验由1596块钨酸铅晶体构成的ECAL的制造、实验室测试、安装及利用光监测系统和宇宙射线获得的首批调试结果，该探测器已于2025年春季准备取数。
2025-10-03 nucl-ex physics.ins-det
A study of high-energy proton induced damage in Cerium Fluoride in comparison with measurements in Lead Tungstate calorimeter crystals
在欧洲核子研究中心大型强子对撞机的量热法早期研发研究中产生的氟化铈晶体暴露于24 GeV/c质子通量Phi_p=（2.78 +- 0.20）x 10 EE 13 cm-2，经过一年的测量跟踪其恢复，通量Phi_p=（2.12 +- 0.15）x 10 EE 14 cm-2。质子引起的晶体损伤和两次辐照后的自发恢复的结果在这里，随着一些新的，补充数据的质子损伤钨酸铅。与FLUKA蒙特卡罗模拟结果进行了比较，并试图定性的理解高能损伤机制。
2010-05-06 hep-ex physics.ins-det
Lead tungstate calorimeter of the Jefferson Lab Eta Factory experiment
为研究η介子稀有衰变的JLab Eta Factory实验，研制了由1596根PbWO₄晶体构成的高粒度高分辨率电磁量能器，替换GlueX探测器前向量能器内部，已集成入触发系统，处于调试阶段，2025年1月将投入运行。
2025-10-06 nucl-ex physics.ins-det
High-energy proton induced damage in Lead Tungstate calorimeter crystals
用20 GeV/c的质子束辐照了8个CMS生产级PbWO_4晶体，辐照剂量高达5.4E ~（13）cm ~（-2）。这些晶体的损伤恢复已经进行了一年多。使用1 kGy/h的剂量率，对其他7个晶体进行了60 Co光子的比较辐照。在质子辐照的晶体中，光透射带边移动，并且诱导吸收长度与波长的4次方的倒数成正比。在γ射线辐照的晶体中，带边不移动，但吸收带的形成是清楚可见的。晶体中γ辐射引起的吸收长度被证实具有优异的辐射硬度，在低于0.5 m-1的水平饱和。在质子的情况下，我们观察到没有相关性的预表征的辐射硬度的晶体和诱导吸收增加与注量线性。在5E 13 cm-2的能量密度后，诱导吸收长度约为100 nm。15 m-1，没有饱和迹象。这些观察结果提供了强有力的证据，表明高能质子造成的损伤是伽马射线照射无法复制的。然而，这些强子效应只在积分注量远超过1 E12 cm-2时才显现出来，并且很可能在较低注量时逃逸而未被发现。在质子和伽马辐照的晶体中，很大一部分损伤要么是稳定的，要么恢复得非常缓慢。
2004-12-16 physics.ins-det
Time Reconstruction and Performance of the CMS Electromagnetic Calorimeter
本文以实验束电子、宇宙射线和束生μ子为例，研究了CMS电磁量能器时间测量的分辨率和线性度。由此产生的时间分辨率测量钨酸铅晶体是优于100 ps的能量存款大于10 GeV。晶体与晶体的同步精度为500 ps，是使用2008年第一个LHC光束产生的μ子进行的。
2009-12-21 physics.ins-det
A highly-compact and ultra-fast homogeneous electromagnetic calorimeter based on oriented lead tungstate crystals
提出基于取向超快钨酸铅(PWO-UF)晶体的紧凑型电磁量能器，利用晶轴对齐加速簇射发展以减少量能器深度，并验证了晶体质量与概念设计，为极高能实验应用开辟新途径。
2025-07-15 hep-ex physics.ins-det
Crystals for high-energy calorimeters in extreme environments
闪烁晶体在一些高能物理实验中用于量热法。对于其中许多人来说，必须在非常困难的操作条件下确保性能，例如高辐射环境和大粒子通量，这对响应和读出时间产生了限制。概述了迄今为止所取得的知识，以及该领域的最新成就，特别关注暴露于大颗粒通量的钨酸铅晶体的性能。
2005-11-02 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
Correlation of Beam Electron and LED Signal Losses under Irradiation and Long-term Recovery of Lead Tungstate Crystals
钨酸铅晶体中的辐射损伤降低了其透明度。将在这种晶体中检测到的光量与光子或电子的入射能量相关联的校准对于保持检测系统的能量分辨率是至关重要的。本文报道了用单能电子束或π介子束辐照由光电倍增管读出的钨酸铅晶体的实验结果。束电子本身被用来测量闪烁光输出，和一个蓝色发光二极管（LED）被用来跟踪晶体透明度的变化。我们报告的相关性的LED测量与辐射损伤的光束，也表明，它可以准确地监测晶体从这种损害的恢复。
2005-04-13 hep-ex physics.ins-det
Application of sequence learning for predicting radiation damage of the CMS electromagnetic calorimeter
Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学理学院）；Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）
本文应用序列到序列深度学习模型预测CMS电磁量能器钨酸铅晶体的辐射损伤，基于LHC开放数据验证了该方法的有效性。
2026-10-06 cs.LG hep-ex physics.ins-det
Precision Measurement of Energy and Position Resolutions of the BTeV Electromagnetic Calorimeter Prototype
本文介绍了由俄罗斯博戈罗季茨克和中国上海生产的钨酸铅晶体制成的电磁量能器原型的能量和位置分辨率与能量的关系。这些测量是在Protvino加速器上使用1至45 GeV的电子束进行的。晶体与光电倍增管耦合。给出了能量分辨率和位置分辨率对不同因素的依赖关系以及实测的电磁簇射横向剖面。
2002-11-05 hep-ex physics.ins-det
High-Precision Alignment Techniques for Realizing an Ultracompact Electromagnetic Calorimeters Using Oriented high-Z Scintillator Crystals
针对电磁量能器设计中常忽略闪烁晶体晶格取向的问题，本研究提出利用XRD测量晶面偏角、实现PWO晶体100μrad内高精度对准的方法，为下一代超紧凑型电磁量能器研发提供新技术路径。
2025-03-21 hep-ex physics.ins-det
Design Studies of the PWO Forward End-cap Calorimeter for PANDA
位于德国FAIR的PANDA探测系统旨在研究反质子-质子湮灭，以便除其他外研究仍有许多有待揭示的粲介子态和胶球领域。这个场的未知性质将通过在非微扰区研究QCD现象来揭示。多用途PANDA探测器将能够进行跟踪、量热和粒子识别，预计将在高亮度下运行，提供平均反应速率高达2000万次相互作用/秒。设想中的物理学计划需要对光子和带电粒子进行测量，并具有良好的能量、位置和时间分辨率。电磁量热计（EMC）将作为探测器设置的基本组件之一，包括冷却的钨酸铅（PbWO 4）晶体。本文介绍了前端盖量能器的机械设计，并结合全EMC和全PANDA探测器分析了该探测器部件的响应。模拟研究的重点是计划的EMC的重建光子的能量和空间分辨率方面的性能。蒙特卡罗模拟的结果，不包括非常低的能量的光子，已得到验证的原型量热计获得的数据，并显示满足PANDA物理程序的要求。
2014-01-11 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the Testbeam Prototype of the CALICE Tile Hadron Calorimeter
CALICE合作目前正在为未来的线性对撞机（如ILC）开发模拟强子量热计的工程原型。该原型的一个主要任务是证明构建具有完全集成的前端电子设备的现实探测器的可行性。为了达到所需的高喷射能量分辨率，检测器基于高度分段的读出层。这些信号通过由硅光电倍增器单独读出的叠片进行采样。读出芯片集成到热量计层中，并针对最低功耗进行了优化。LED系统集成到检测器的每个通道中，以校准光电检测器。本报告介绍了一个层的设置的实现和在测试梁环境中的性能。
2012-11-27 physics.ins-det
Design and Implementation of the New D0 Level-1 Calorimeter Trigger
费米实验室Tevatron对撞机的亮度不断提高，导致D0合作对其探测器进行了改进，超出了2001年3月开始的运行IIa的探测器。这次Run IIb升级的基石之一是完全重新设计的1级热量计触发系统。新系统采用新颖的架构和算法，以保持高效率的有趣的事件，同时大大提高拒绝的背景。我们描述了新的1级热量计触发硬件的设计和实现，并讨论了其性能在运行IIb数据采集。除了加强D0的物理能力外，这个触发系统还将为LHC实验中使用的类似设备的操作提供有价值的见解。
2007-12-06 physics.ins-det
Concept and status of the CALICE analog hadron calorimeter engineering prototype
CALICE合作目前正在实现用于未来线性对撞机探测器的模拟强子量能器的基本原型。其目的是显示建立一个现实的探测器与完全集成的读出电子的可行性。该设计的一个重要方面是通过用高度颗粒化的装置测量簇射发展的细节并将它们与来自跟踪探测器的信息相结合来提高射流能量分辨率。因此，信号由小的放大瓦片采样，这些瓦片由硅光电倍增器读出。ASIC集成到热量计层中，并为最小功耗而开发。每个通道的嵌入式LED系统用于校准。原型已经过广泛的测试，概念以及DESY测试设置的结果在这里报告。
2011-09-05 physics.ins-det
Beam test, simulation, and performance evaluation of PbF$_2$ and PWO-UF crystals with SiPM readout for a semi-homogeneous calorimeter prototype with longitudinal segmentation
本文测试了用于Crilin半均质纵向分段量能器的PbF2和PWO晶体配合SiPM读出方案，在CERN SPS使用120 GeV电子束流验证了其光产额和定时响应，结果表明其时间分辨率完全满足Muon Collider和HIKE实验的设计要求。
2023-08-02 hep-ex 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
Recent Advances of the Engineering Prototype of the CALICE Analog Hadron Calorimeter
CALICE合作正在为未来的线性对撞机探测器开发模拟强子量热计的工程原型。原型必须证明构建具有完全集成的前端电子设备的现实探测器的可行性。性能目标是由高射流能量分辨率的要求和淋浴发展的细节测量驱动的。信号由小的可移动的塑料片采样，塑料片由硅光电倍增器读出。ASIC集成到热量计层中，并针对最低功耗进行了优化。对于光电检测器校准，LED系统被集成到每个检测器通道中。在本报告中，所实现的模块的状态和性能。特别是，从定时测量的结果进行了讨论，以及校准系统的测试。新的模块也被用于DESY测试束环境和电子束测试的第一个结果的报告。
2012-01-25 physics.ins-det
Characterization of the Li$_2$WO$_4$ crystal as a cryogenic scintillating calorimeter
本研究首次在地下测试了非钼掺杂天然钨酸锂（LWO）晶体作为闪烁低温量热计的性能，验证了其优异的能量分辨率与粒子鉴别能力，证实该材料是下一代稀有事件物理实验的理想候选材料。
2025-10-29 nucl-ex physics.ins-det
A New Scintillator Tile/Fiber Preshower Detector for the CDF Central Calorimeter
一个用来测量早期粒子簇射的探测器已经安装在Tevatron的中央CDF热量计前面。这种新的预闪探测器是基于闪烁体瓷砖耦合到波长移动光纤读出的多阳极光电倍增管，并有3,072个读出通道。由于预计在未来几年内Tevatron对撞机的瞬时亮度会增加，因此需要更换旧的气体探测器。量热计的覆盖范围、喷射能量分辨率以及电子和光子识别都是预期的改进。最终的探测器设计，连同R $&$ D研究，导致选择的闪烁体和纤维，机械组装，和质量控制。该探测器于2004年秋季Tevatron关闭时安装，并于同年年底开始收集碰撞束数据。第一次测量表明，12个光电子/MIP的光产额，比设计目标增加了两倍多。
2005-08-19 physics.ins-det
Calibration System with Optical Fibers for Calorimeters at Future Linear Collider Experiments
我们报告的几个版本的校准和监测系统，致力于闪烁体瓦量热计内置的CALICE合作，并打算为未来的线性对撞机实验。而第一个，一个1立方米的模拟强子量能器原型，已经建立和测试束，第二个技术原型，目前正在开发中。这两个原型都是基于可单独读出的新光电探测器，硅光电倍增器（SiPM）的反射瓦。由于SiPM响应显示出对温度和偏置电压的强烈依赖性，并且由于像素数量有限，SiPM饱和，因此需要对其进行监测。监控系统必须具有足够的灵活性来执行多个不同的任务。SiPM的自校准特性可以用于使用低强度的LED光的增益监测。在测试光束操作过程中，所有SiPM的例行监测是用固定强度的光脉冲实现的。通过将光强度从零变化到饱和水平来交叉检查完整的SiPM响应函数。我们特别关注最后一个方面-高动态范围。
2012-01-27 physics.ins-det
Evolution studies of the CMS ECAL endcap response and upgrade design options for High-Luminosity LHC
计划于2022年及以后在LHC运行的高亮度将意味着辐射水平和粒子注量相对于目前的LHC运行条件增加一个数量级。CMS电磁量能器（ECAL）由75，848个结晶钨酸铅晶体组成，其性能演变表明，HL-LHC运行需要升级其端盖，以确保足够的性能。从LHC碰撞周期，束流测试和质子辐照晶体的实验室测量的结果相结合，以预测在HL-LHC的电流检测器的性能。此外，概述了各种研究和发展的替代ECAL端盖的HL-LHC运行期间的研究。
2014-09-10 hep-ex physics.ins-det
Precision electromagnetic calorimetry at the energy frontier: CMS ECAL at LHC Run 2
CMS电磁量热计（ECAL）是一种高分辨率、密封和均匀的量热计，由75，848个结晶钨酸铅晶体制成。继发现希格斯玻色子后，CMS ECAL处于精确测量和在大型强子对撞机数据中寻找新物理的最前沿，大型强子对撞机最近开始以前所未有的13 TeV能量产生碰撞。CMS ECAL的卓越精度及其计时性能是LHC Run 2发现新物理的宝贵工具。ECAL的卓越性能依赖于随时间推移保持的精确校准，即使在恶劣的辐照条件下。使用不同物理通道的一组相互校准过程以规则的间隔进行，以归一化通道之间的晶体光透明度和光电检测器响应的差异，其可以由于累积的辐射而改变。在这次演讲中，我们提出了新的重建算法和校准策略，旨在保持甚至提高CMS ECAL在运行2的新挑战条件下的优异性能。
2015-10-09 hep-ex 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
LANTERN: Characterization technology for low threshold cryogenic detectors
INFN Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
LANTERN是一种用于高分段低温 calorimeters 的光学校准系统，通过LED发射的光子分析探测器响应，实现低阈值探测器的表征。
2026-02-23 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
Amplitude-tuneable, octal LED pulser for emulation of scintillation light in multi-channel photon detectors
像ALICE量热仪这样的光子探测器容易受到属于同一粒子事件的探测器通道之间的光学和电学串扰的影响。为了量化单个通道在其相邻通道上产生的串扰，迄今为止使用的标准方法是校准电脉冲，以便量化各个前端MEMS通道之间的串扰。然而，由于接地缺陷、通过偏置电压供应的交叉耦合和不完善的电磁屏蔽，该方法引入了偏置并且不精确。一种新的方法是在光纤束上使用仿真闪烁光，以便在集群通道中有效地产生闪烁光。该方法基于产生具有与闪烁光类似的时间轮廓的准时间相干光。理论上，并且基于线性叠加，用校准光脉冲化单个通道将足以测量周围通道中的串扰。然而，在具有超过3x 3的簇大小的能量测量的真实检测器前端中的非线性效应可以增加到显著的误差。非线性例如是由于配电线路和GND返回线路中的反向电源电压降，特别是如果通过长电缆供电。这可以根据累积信号强度产生局部减小或增大的信号幅度。本文介绍的八通道ALED~（AnchoreLED）脉冲发生器原型是一个模拟闪烁光的实验装置，它具有8个通道，每个通道的光幅值都可独立调节。它可用于脉冲单通道，或用于具有预定义幅度轮廓的集群通道。无偏单通道串扰和非线性副作用可以确定为单和多通道的情况。
2019-09-05 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
Design,fabrication and characterization of 8x9 n-type silicon pad array for sampling calorimetry
本文针对ALICE FoCal升级需求，设计并制备8×9 n型硅焊盘阵列，通过TCAD、IV/CV、LED、⁹⁰Sr及中子辐照测试验证其电学性能与抗辐照能力。
2024-06-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Studies of time resolution, light yield, and crosstalk using SiPM-on-tile calorimetry for the future Electron-Ion Collider
本文通过宇宙射线、LED和β源测量SiPM-on-tile量能器构建模块的光产额、串扰和时间分辨率，并证明3D打印框架隔离方案优于沟槽巨型瓦片，为EIC高颗粒度量能器设计与5D簇射模拟提供依据。
2023-05-27 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Construction and Commissioning of the CALICE Analog Hadron Calorimeter Prototype
模拟强子量能器（AHCAL）的原型厚度为5.3核相互作用长度，已经由CALICE合作组的成员建造。AHCAL原型由38层夹层结构的钢板和高度分段的闪烁体瓦片组成，这些瓦片由耦合到SiPM的波长偏移光纤读出。信号通过定制设计的ASIC进行放大和整形。开发了一种基于LED灯的校准/监测系统，以监测SiPM增益并测量完整的SiPM响应曲线，以校正非线性。最终，物理学目标是研究强子簇射形状和测试粒子流的概念。技术目标包括测量7608 SiPM的性能和可靠性。AHCAL在DESY和CERN的试验梁中投入使用。整个原型于2007年完成，并在CERN和费米实验室的测试束中记录了不同能量和入射角的强子簇射，电子簇射和μ子。
2010-03-13 hep-ex physics.ins-det
