Depleted fully monolithic CMOS pixel detectors using a column based readout architecture for the ATLAS Inner Tracker upgrade
耗尽型单片有源像素传感器（DMAPS）利用现代CMOS技术的高电压和/或高电阻率附加来实现感测体积中的实质性耗尽，已被证明在高亮度LHC时代对ATLAS的要求具有高辐射耐受性。具有快速读出架构的耗尽全单片CMOS像素目前正在开发，作为未来ATLAS内部跟踪器的外部像素层的有希望的候选者，该内部跟踪器将在2025年左右的ATLAS第二阶段升级期间安装。在这项工作中，两个DMAPS原型设计，命名为LF-MonoPix和TJ-MonoPix，提出。LF-MonoPix采用LFoundry 150 nm CMOS工艺设计和制作，TJ-MonoPix采用TowerJazz 180 nm CMOS工艺设计。两个芯片采用相同的读出架构，即列漏极架构，而追求不同的传感器实现概念。将描述两个原型的设计。还将显示LF-MonoPix的首次测量结果。
2017-09-29 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
Design and Performance of the CMS Pixel Detector Readout Chip
CMS像素检测器的读出芯片必须处理巨大的数据速率。片内零抑制是不可避免的，并且命中数据必须在第一级触发的延迟期间被本地缓冲。死区时间必须保持在最低限度。它由来自读出的贡献主导。为了保持其低的模拟读出方案已被采用，其中像素地址是模拟编码的。我们提出了最终CMS像素探测器读出芯片的结构，特别强调模拟读出链。其性能的测量进行了讨论。
2006-02-24 physics.ins-det
Development of CMOS monolithic pixel sensors with in-pixel correlated double sampling and fast readout
本文介绍了一种用于带电粒子探测的CMOS有源像素芯片的设计和详细的测试结果，该芯片具有像素内电荷存储功能，可在高达25 MHz的频率下以卷帘快门模式进行相关双采样和读出。该探测器是在未来e+e线性对撞机的顶点跟踪器的研发框架内开发的。
2008-11-12 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
Development of CMOS monolithic pixel sensors with in-pixel correlated double sampling and fast readout for the ILC
本文介绍了一种用于带电粒子探测的CMOS有源像素芯片的设计和详细的测试结果，该芯片具有像素内电荷存储功能，可在高达25 MHz的频率下以卷帘快门模式进行相关双采样和读出。该探测器是在国际直线对撞机顶点跟踪器的研发框架内开发的。
2007-12-17 physics.ins-det
Proton and Neutron Irradiation Tests of Readout Electronics of the ATLAS Hadronic Endcap Calorimeter
ATLAS强子端盖量热计的读出电子设备必须承受未来高亮度LHC（HL-LHC）的辐射环境，其辐射环境比设计值大10倍。GaAs ASIC是读出电子学的核心，它已经暴露在中子和质子辐射下，其通量高达HL-LHC运行十年的总预期通量的十倍。中子测试在捷克共和国Rez的NPI进行，其中36 MeV的质子束被引导到厚的重水靶上以产生中子。质子辐照是在瑞士维利根的PSI质子辐照设施的PROSCAN区域用200 MeV质子进行的。在这两个测试中的S参数的原位测量允许评估频率相关的性能参数-如增益和输入阻抗-作为注量的函数。ASIC响应的线性度已被直接测量在中子试验中，具有变化幅度的三角形输入脉冲。给出了在HL-LHC条件下的性能测量结果和预期的性能退化。
2012-11-16 physics.ins-det
The ATLAS pixel detector
经过十年的规划和建设阶段，ATLAS像素探测器即将完成，并计划于2007年集成到ATLAS探测器中，以获取第一次LHC碰撞的数据。建设的概述，特别强调一些主要的和最近遇到的问题和解决。
2007-03-16 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
The ATLAS Pixel Detector
ATLAS像素检测器是ATLAS跟踪系统的最内层，将对ATLAS跟踪和顶点重建做出重要贡献。该探测器由相同的传感器芯片混合模块组成，在中心的三个桶中排列，在前方区域的两侧各有三个圆盘。像素探测器靠近相互作用点的位置要求具有出色的抗辐射性、机械和热鲁棒性、良好的长期稳定性，所有这些都需要低材料预算。探测器的布局，从最终的原型和生产状态的结果。
2004-01-14 physics.ins-det
Construction and Tests of Modules for the ATLAS Pixel Detector
ATLAS像素检测器是ATLAS跟踪系统的最内层，将对ATLAS跟踪和顶点重建做出重要贡献。该探测器由相同的传感器芯片混合模块组成，在中心的三个桶中排列，在前方区域的两侧各有三个圆盘。像素探测器靠近相互作用点的位置要求具有出色的抗辐射性、机械和热鲁棒性、良好的长期稳定性，所有这些都与低材料预算相结合。这种像素模块的预生产阶段已经接近完成，产生了功能齐全的模块。这些模块的测试结果。
2003-09-01 physics.ins-det
Detailed study of the column-based priority logic readout of Topmetal-II- CMOS pixel direct charge sensor
本文对Topmetal-II- CMOS像素直接电荷传感器的数字读出进行了详细的研究。Topmetal-II是一个集成传感器，具有72 X72像素阵列，每个像素能够通过最顶层金属层中暴露的金属电极直接收集外部电荷。除了对每个像素中的电荷敏感放大器的模拟输出进行分时多路复用读出外，还通过比较器产生命中，每个像素中具有单独的DAC可设置阈值。通过基于列的优先级逻辑结构读出命中，保留命中位置和时间信息。阵列内的基于列的优先级逻辑是完全组合的，因此在像素阵列中不存在分布的时钟。时序逻辑和时钟被放置在阵列的外围设备上。我们研究了这种读出器的详细工作行为和性能，并展示了其在成像应用中的潜力。
2016-08-23 physics.ins-det
Development of a Detector Control System for the ATLAS Pixel Detector
ATLAS实验的最里面部分将是一个像素探测器，包含大约1750个独立的探测器模块。检测器控制系统（DCS）需要处理数千个具有不同特性的I/O通道。pixel DCS的主要组成部分是冷却系统、电源和热联锁系统，负责像素传感器的最终安全性。ATLAS嵌入式本地监控板（ELMB）是一种带有CAN接口的多用途前端I/O系统，可用于多种监控任务。监控和数据采集（SCADA）系统将使用PVSS，这是CERN LHC实验选择的商业软件产品。我们报告的ATLAS像素DCS的不同积木的状态。
2001-10-31 physics.ins-det
Design and testing of an sTGC ASIC interface board for the ATLAS New Small Wheel upgrade
ATLAS实验将用新的小轮探测器（NSW）取代目前的小轮探测器，旨在提高高亮度LHC端盖区域的μ子触发和精确跟踪性能。小条带薄间隙室（sTGC）是此次升级中使用的两种新探测器技术之一。sTGC检测器需要一些定制设计的ASIC。我们设计了一个sTGC ASIC接口板来测试ASIC到ASIC的通信，并验证整个系统的功能。搭建了具有最终读出系统的测试平台，并首次展示了整个sTGC读出链。在读出链中的关键参数进行了讨论，并显示结果。
2021-10-24 physics.ins-det
Characterization of a gigabit transceiver for the ATLAS inner tracker pixel detector readout upgrade
我们提出了一个千兆收发器原型专用集成电路（ASIC），GBCR，ATLAS内部跟踪器（ITk）像素检测器读出升级。GBCR采用65 nm CMOS技术设计，由四个上行接收器通道、一个下行发射器通道和一个内部集成电路（I2C）从机组成。上行通道通过5米34美国线规（AWG）双轴（Twinax）电缆以5.12 Gbps的速率接收数据，对其进行均衡，使用恢复的时钟对其重新计时，然后驱动光发射机。下行通道以2.56 Gbps的速率从光接收器接收数据，并与上行通道一样驱动电缆。当时钟数据恢复（CDR）模块打开时，上行信道输出的抖动被测量为35 ps（峰-峰），并且在电缆之后下行信道输出的抖动为138 ps（峰-峰）。当CDR模块开启时，每个上行通道的功耗为72 mW，下行通道的功耗为27 mW。GBCR在200 kGy的总电离剂量下存活。
2020-08-22 physics.ins-det
Behavioral-Level Simulation of Digital Readout for COFFEE at LHCb Upstream Pixel Tracker
Nanjing University（南京大学）；Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shandong University（山东大学）；High Energy Physics Research Center of Henan Academy of Sciences（河南省科学院高能物理研究中心）
本文研究了LHCb升级II上游像素跟踪器中COFFEE系列传感器的数字读出电路模拟，评估了列排水读出机制在高粒子击中率下的效率及外围读出架构的性能。
2026-04-08 physics.ins-det
Ultimate position resolution of pixel clusters with binary readout for particle tracking
硅跟踪探测器可以记录每个通道中的电荷（模拟或数字化），或者只有二进制读数（命中或未命中）。虽然有显着的文献中获得的位置分辨率从插值的电荷测量，一个全面的研究与二进制读出可获得的分辨率是缺乏的。通常假设二进制分辨率为$\text{pitch}/\sqrt{12}$，但这通常是最差情况的上限。在本文中，我们研究，使用模拟，最佳可实现的分辨率为最小的电离粒子在二进制读出像素。广泛的入射角和像素大小的模拟与一个独立的代码，使用电荷沉积的Bichsel模型。结果显示分辨率如何取决于角度和传感器几何形状。直到像素间距变得小到与硅中的能量沉积之间的距离相当，分辨率总是比$\text{pitch}/\sqrt{12}$更好，并且在某些情况下好得多。
2018-04-28 physics.ins-det
Measurements of Spatial Resolution of ATLAS Pixel Detectors
在光束中测试了为ATLAS实验开发的标准和辐照硅像素探测器。数字和模拟的分辨率进行了确定比较的位置测量的微带望远镜和像素检测器。数字分辨率为10 μ m，模拟分辨率为6 μ m（照射前）和10 μ m（照射后），而不减去由望远镜确定的位置上的误差。
2000-12-19 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
Novel Silicon n-in-p Pixel Sensors for the future ATLAS Upgrades
鉴于LHC升级到HL-LHC的阶段，ATLAS实验计划用全硅系统升级内部探测器。n-in-p硅技术是像素升级的一个有前途的候选者，这要归功于它的辐射硬度和成本效益，这允许扩大像素探测器的面积。我们提出了新的n-in-p平面像素传感器的特性和性能，由CiS（德国）通过凸点键合连接到ATLAS读出芯片FE-I3。这些结果是在10^16 1-MeV n_eq/cm ^2能量密度辐照前后获得的，证明了这种传感器在HL-LHC像素系统所预见的恶劣辐射环境中的可操作性。我们还概述了新的像素生产，这是正在进行的CiS的传感器兼容新的ATLAS读出芯片FE-I4。
2012-05-23 physics.ins-det
On image reconstruction with the two-dimensional interpolating resistive readout structure of the Virtual-Pixel detector
与纯像素器件相比，虚拟像素检测器（ViP检测器）的二维插值读出概念伴随着电子通道的巨大减少。然而，读出结构的特殊概念要求适当的位置重建方法。理论上的考虑，反映了正确的位置重建和空间分辨率的重点线性算法的选择和组合。随后的二维坐标变换进一步改善了系统的图像响应。测量的图像显示了模拟的理论预测可以在多大程度上得到验证，以及它们可以在多大程度上用于改善位置重建。
2003-10-28 physics.ins-det
Development of ATLAS Liquid Argon Calorimeter Front-end Electronics for the HL-LHC
大型强子对撞机的高光度阶段将提供比原始探测器设计中假设的高5-7倍的光度。改进的触发系统需要升级ATLAS液氩量热计的读出电子设备。本文介绍了在40-80 MHz和16位动态范围内读出182，500个量热计单元的概念以及耐辐射、低噪声、低功耗和高带宽前端电子元件的发展，包括前置放大器和整形器、14位ADC和10 Gb/s激光二极管阵列驱动器。
2020-09-14 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
The ATLAS Pixel Detector
ATLAS跟踪系统最内层的ATLAS像素探测器的研制进展顺利。因为像素检测器将对ATLAS轨迹和顶点重建做出重要贡献。该探测器由相同的传感器芯片混合模块组成，在中心的三个桶中排列，在前方区域的两侧各有三个圆盘。探测器靠近相互作用点的位置要求所有部件具有出色的抗辐射性、机械和热稳定性、良好的长期稳定性以及较低的材料预算。最后的探测器布局，生产模块的新结果和装配状态。
2005-08-05 physics.ins-det
The TaichuPix1: A Monolithic Active Pixel Sensor with fast in-pixel readout electronics for the CEPC vertex detector
环形正负电子对撞机（CEPC）的提出，对顶点探测器的高分辨率，低材料，快速读出和低功耗方面提出了新的挑战。单片有源像素传感器（MAPS）技术已被选为最有前途的候选人之一，以满足这些要求。一个MAPS原型，称为TaichuPix 1，基于数据驱动的结构，连同一个列漏读出架构，受益于ALPIDE和FE-I3的方法，已实施，以实现快速读出。本文介绍了TaichuPix 1的总体结构，FE-I3类矩阵的实验表征，阈值分散，像素的噪声分布，并验证了使用放射源的电荷收集。这些结果证明了数字外围设备和串行器的功能能够正确地将收集的电荷传输到数据接口。此外，串行化器的单独自检验证了它可以在高达约3 Gbps的速度下工作。它还表明，模拟前端具有快速上升的信号，具有较短的时间步行和FE-I3样的像素内数字逻辑是正确的工作在40 MHz的系统时钟。
2021-09-09 physics.ins-det
Measurement of the energy resolution and calibration of hybrid pixel detectors with GaAs:Cr sensor and Timepix readout chip
本文介绍了一种基于GaAs：Cr传感器和Timepix读出芯片的混合像元探测器的逐像元能量校准迭代方法。不同金属的特征X射线的精确测量光谱与像素探测器的分辨率和效率的卷积用于校准。在校准期间还测量探测器的能量分辨率。每像素校准的使用允许实现具有GaAs：Cr传感器的Timepix检测器的良好能量分辨率：分别在60 keV和20 keV下为8%和13%。
2015-01-14 physics.ins-det
A gigabit transceiver for the ATLAS inner tracker pixel detector readout upgrade
本文介绍了一个千兆收发器专用集成电路（ASIC）称为GBCR的ATLAS内部跟踪器（ITk）像素检测器读出升级的设计和仿真结果。GBCR具有四个上行接收器通道和一个下行发射器通道。每个上行信道以5.12 Gbps运行，而下行信道以2.56 Gbps运行。在每个上行通道中，GBCR均衡通过5米34美国线规（AWG）双轴电缆接收的信号，用恢复的时钟对数据重新定时，并驱动光发射机。在下行通道中，GBCR从光接收器接收数据，并驱动与上行通道相同类型的电缆。上行信道的输出抖动是26.5ps，并且在电缆之后的下行信道的抖动是33.5ps。每个上行通道消耗78 mW，每个下行通道消耗27 mW。上行测试信道的仿真结果表明，除了基线信道的线性均衡之外，还可以通过使用前馈均衡器（FFE）+判决反馈均衡（DFE）来以最小的功耗增加来实现显著的抖动减小。GBCR采用65 nm CMOS工艺设计。
2020-09-14 physics.ins-det
Front-End electronics and integration of ATLAS pixel modules
ATLAS像素探测器的快速读出电子设备已成功开发和测试。主要关注的是在LHC恶劣的辐射环境中在25 ns内检测5，000个电子数量级的小电荷的能力，以及应对Pixel探测器8000万个通道产生的大量数据的挑战。为了集成50微米间距的混合像素检测器，已经开发出使用铅锡或铟凸点的可靠凸点接合技术，并且已经成功地进行了大规模生产的测试。
2004-01-21 physics.ins-det
A toy model for understanding the space-point resolution of silicon pixel detectors with digital readout
Dipartimento Interateneo di Fisica M. Merlin（M. Merlin 跨大学物理系）；Sezione INFN, Bari, Italy（意大利巴里 INFN 分部）；Experimental Physics department, CERN（CERN 实验物理部）
本文通过简化的解析和数值模型，量化了电荷共享对一维和二维像素几何中空间点分辨率的提升，并给出了分辨率与平均簇大小的唯象参数化公式。
2026-06-02 physics.ins-det
A Cryogenic Readout IC with 100 KSPS in-Pixel ADC for Skipper CCD-in-CMOS Sensors
Skipper CCD-in-CMOS并行读出电路（SPROCKET）是一款混合信号前端设计，用于Skipper CCD-in-CMOS图像传感器的读出。SPROCKET采用65 nm CMOS工艺制造，每个像素占用50 $μ$ m $\times$ 50 $μ$ m的占地面积。SPROCKET旨在与Skipper-in-CMOS传感器阵列异质集成，使得一个读出像素连接到九个Skipper-in-CMOS像素的多路复用阵列，以实现大规模并行读出。前端包括一个可变增益ADC、一个相关双采样电路和一个10位串行逐次逼近寄存器（SAR）ADC。该电路可实现100 ksps的采样速率，ADC输入端的等效噪声为0.48 $\mathrm{e^-_{rms}}$。SPROCKET在最低增益设置下实现9，000 $e^-$的最大动态范围（或在最低噪声设置下实现900 $e^-$的最大动态范围）。该电路工作在100开尔文，功耗为每像素40 $μW$。2022年9月提交了SPROCKET测试芯片，测试结果将在大会上公布。
2023-02-07 physics.ins-det
The ATLAS Pixel Insertable B-Layer (IBL)
ATLAS探测器将进行升级，以实现LHC的更高强度运行。在所谓的第一阶段运行之前，预计2016年将长期关闭。一个新的像素层，称为可插入B层（IBL），将被插入在现有的像素探测器和一个新的（更小半径）光束管之间的半径约为3.2厘米。IBL需要开发几种新技术来应对增加的辐射水平和像素占用，以及改善现有像素探测器的物理性能。IBL项目为整个ATLAS跟踪器的第二阶段升级提供了一个技术测试，其亮度约为10^35 cm^-2 s ^-1。该项目的概述，特别强调IBL布局和预期的性能，以及模块开发，包括杂交技术。
2010-12-13 physics.ins-det
Characterization and Verification Environment for the RD53A Pixel Readout Chip in 65 nm CMOS
RD 53合作目前正在设计一个65 nm CMOS技术的大规模原型像素读出芯片，用于HL-LHC的第二阶段升级。RD 53 A芯片将于2017年底上市，并将进行广泛的测试，以确认电路和架构是否为HL-LHC实验的最终像素读出芯片奠定了坚实的基础。RD 53 A芯片的测试和数据采集系统目前正在开发中，以执行单芯片和多芯片模块测量。此外，RD 53 A设计的验证是在专用的仿真环境中进行的。在这项工作中，测试和数据采集系统和仿真环境，这是基于一个模块化的数据采集和系统测试框架的概念和实施。
2018-02-01 physics.ins-det
Characterization of the FE-I4B pixel readout chip production run for the ATLAS Insertable B-layer upgrade
可插入B层（IBL）是第四个像素层，将在2013年和2014年LHC长期关闭期间添加到现有的ATLAS像素探测器中。新的四层像素系统将确保在下一次LHC运行的高亮度堆积条件下具有出色的跟踪，顶点和b标记性能。峰值亮度预计将达到3 x 10^34 cm^-2 s^-1，IBL寿命期间的积分亮度为300 fb^-1，对应的设计寿命通量为5 x 10^15 n_eq cm^-2，电离剂量为250 Mrad（包括安全系数）。用于IBL的生产前端电子器件FE-I4 B已于2011年底制造，并已在切割IC和晶圆级上进行了广泛的表征。2012年期间进行了晶圆级生产测试。选定的结果的切割集成电路的特性，包括测量的片上稳压器。IBL供电方案，这是根据这些结果选择，进行说明。初步的晶圆到晶圆的分布以及产量计算。
2013-04-16 physics.ins-det
Prototype ATLAS IBL Modules using the FE-I4A Front-End Readout Chip
ATLAS合作将升级其半导体像素跟踪探测器，在现有的像素探测器和大型强子对撞机的真空管之间安装一个新的可插入B层（IBL）。该位置的极端工作条件需要开发新的辐射硬像素传感器技术和新的前端读出芯片FE-I4。平面像素传感器和3D像素传感器已被研究，以装备这种新的像素层，并使用FE-I4 A原型模块已被制造和表征，使用120 GeV的π介子在欧洲核子研究中心SPS和4 GeV的正电子在DESY，模块照射前后。给出了束流测试结果，包括电荷收集效率、跟踪效率和电荷共享。
2012-09-10 hep-ex physics.ins-det
Radiation-induced Effects on Data Integrity and Link Stability of the RD53A Pixel Readout Chip
大型强子对撞机的第二阶段升级将需要新型的像素读出芯片，这些芯片以大幅提高的数据速率提供命中信息，并承受前所未有的辐射水平。大型原型芯片RD53A由RD53合作设计，采用65 nm CMOS工艺制造，适用于ATLAS和CMS实验的最内层。为了验证500 Mrad总电离剂量的辐射硬度设计目标，已使用X射线对RD53A进行了辐照。研究了辐射对数据链路、复位电路和时钟产生的影响。此外，在电源电压和频率方面的操作裕度进行了分析。
2019-05-24 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
Measurements and TCAD simulation of novel ATLAS planar pixel detector structures for the HL-LHC upgrade
LHC加速器复合体将在2020-2022年之间升级为高亮度LHC，以大大增加各种物理分析的统计数据。为了在这些具有挑战性的新条件下运行，并保持在轨道重建和顶点定位方面的出色性能，ATLAS像素检测器必须进行大幅升级，并预计将进行全面更换。通过在洁净室中对测试结构进行表征以及使用技术计算机辅助设计（TCAD）进行模拟，优化了新型像素设计的处理技术。讨论了一种研究通过像素器件的非垂直轨迹的方法。比较TCAD模拟与二次离子质谱（SIMS）测量，以调查结构的掺杂分布和验证模拟过程。
2015-04-08 physics.ins-det
An FPGA-based Data Aggregator for the New ATLAS ITK Pixel DCS
针对ATLAS二期升级中新型ITK像素探测器的监测数据传输需求，研发了基于FPGA的MOPS-Hub接口实现数据聚合，并提出单粒子翻转缓解策略，同时给出了质子辐照测试结果。
2024-11-01 physics.ins-det
FATALIC: A novel CMOS front-end readout ASIC for the ATLAS Tile Calorimeter
本文介绍了一种新的ASIC架构，在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的高亮度阶段的ATLAS瓦热量计升级计划的背景下设计的。该架构基于耐辐射的130 nm互补金属氧化物半导体技术，嵌入了探测器信号的模拟和数字处理。ASIC的详细描述给出的动机，设计特点和模拟和测量性能。实验研究，在真实粒子束条件下的24个原型单位的基础上，为了证明作为一个可靠的前端读出电子解决方案的架构的潜力。
2018-12-11 hep-ex physics.ins-det
ATLAS IBL Pixel Upgrade
ATLAS探测器的升级将经历向超级LHC升级的不同阶段。像素探测器的第一次升级将包括建造一个新的像素层，该层将在LHC机器第一次关闭期间安装（LHC第一阶段升级）。新的探测器称为可插入B层（IBL），将插入现有的像素探测器和半径为3.3 cm的新（较小半径）射束管之间。IBL将需要开发几种新技术，以应对辐射或像素占用的增加，并通过减少像素尺寸和材料预算来提高物理性能。三种不同的有前途的传感器技术（平面硅，三维硅和金刚石）目前正在研究的像素检测器。本文介绍了该项目的概况，特别强调了像素模块。
2011-04-11 physics.ins-det
Achievements of the ATLAS Upgrade Planar Pixel Sensors R&D Project
为了扩展LHC的物理范围，计划对加速器进行升级，将积分亮度提高到3000 fb^-1以上，并将每个束流交叉的堆积提高5到10倍。为了应对不断增加的占用和辐射损伤，ATLAS实验计划在HL-LHC升级中引入全硅内部跟踪器。为了研究像素传感器是否适用于升级后的跟踪器，ATLAS升级平面像素传感器研发项目（PPS）由19个研究所和80多名科学家组成。主要的研究领域是性能评估的平面像素传感器与不同的设计和基板厚度高达HL-LHC的注量，实现超薄或主动边缘，以提供低几何效率，而无需叠瓦的模块和探索的可能性，降低成本，使仪器的大面积。本文概述了该研发项目的最新成果和正在进行的工作。
2013-10-21 physics.ins-det
Data encoding efficiency in pixel detector readout with charge information
计算像素检测器的无损读出所需的平均最小比特数，在粒子物理学的感兴趣的制度中，其中每帧只有一小部分像素具有非零值。这允许不同编码实现的读出效率的系统比较。将计算结果与ATLAS实验的FE-I4像素读出芯片所使用的位数进行比较。
2016-01-08 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
Readout of GEM Detectors Using the Medipix2 CMOS Pixel Chip
我们操作了Medipix 2 CMOS读出芯片，与放大，整形和电荷鉴别前端电子集成在像素级上，作为一个高度分段的直接电荷收集阳极在三级气体电子倍增器（Triple-GEM）检测电离从$^{55}$ Fe X射线和电子从$^{106}$ Ru。该设备允许执行中等能量光谱测量（20%半高宽在5.9 keV $X$ -射线），仅使用数字读出和两个阈值。作为一个真正的2D探测器，它允许观察$Ar/CO_2$（70：30）和$He/CO_2$（70：30）混合物中的最小电离带电粒子的单个簇，并基于二元质心确定方法，实现良好的空间分辨率，用于主簇的位置重建，直到$\sim 50 μm$。
2006-11-23 physics.ins-det
Neutron and proton tests of different technologies for the upgrade of cold readout electronics of the ATLAS Hadronic Endcap Calorimeter
与LHC的设计目标相比，HL-LHC的总积分亮度的预期增加为10倍，基本上消除了ATLAS强子端盖量热计（HEC）当前冷放大器实现的辐射硬度的安全系数。新的更难辐射的技术已经被研究：SiGe双极、Si CMOS FET和GaAs FET晶体管已经被中子辐照，其积分通量高达2.2 \cdot 10^{16} n/cm 2，并且被200 MeV质子辐照，其积分通量高达2.6 \cdot 10^{14} p/cm 2。晶体管参数的比较，如两种类型的照射的增益。
2012-08-09 hep-ex physics.ins-det
SLID-ICV Vertical Integration Technology for the ATLAS Pixel Upgrades
我们提出的75 μ m厚的n-in-p传感器和ATLAS FE-I3芯片，与SLID（固液互扩散）技术互连的像素模块的表征的结果。这种技术，在Fraunhofer-EMFT开发，探索作为一种替代的凸点焊接工艺。这些模块的设计是为了证明一个非常紧凑的探测器的可行性，将在未来的ATLAS像素升级，利用垂直集成技术。此模块概念还设想芯片间通孔（ICV）以从芯片的背侧提取信号，从而相对于本像素模块设计实现更高比例的有效面积。在演示模块的情况下，ICV被蚀刻在FE-I3芯片的原始引线键合焊盘上。在具有ICV的模块中，FE-I3芯片将减薄至50 μ m。介绍了ICV制备的状态。
2012-02-29 physics.ins-det
Development of 3D-DDTC pixel detectors for the ATLAS upgrade
我们报告的n-对-p，三维双面双列（3D-DDTC）像素探测器的发展FBK-irst（特伦托，意大利）制造和面向ATLAS升级。所考虑的制造技术比具有主动边缘的全3D探测器所需的制造技术更简单，但是探测器效率和辐射硬度关键地取决于柱状电极重叠，并且应该仔细评估。这些传感器（每像素2、3或4列）与ATLAS FEI 3读出芯片的第一批组件已在实验室中进行了测试。选择的结果与放射源的电气和功能特性进行了讨论。
2009-10-19 physics.ins-det
Verification of Readout Electronics in the ATLAS ITk Strips Detector
粒子物理探测器越来越多地使用定制FPGA固件和专用集成电路（ASIC）进行数据读出和触发。随着这些设计变得越来越复杂，重要的是要确保在开始制造之前在真实的操作条件下对其进行模拟。cocotb是一个开源的数字逻辑验证框架，它可以帮助开发这种设计。使用cocotb，可以使用Python编程语言在高级别上进行验证，允许进行复杂的数据流模拟，并在设计阶段早期识别问题。Cocotb成功地用于ATLAS ITk Strips探测器的几个定制ASIC的测试平台的开发，发现并解决了芯片开发过程中的许多问题。
2019-10-15 hep-ex physics.ins-det
System Tests of the ATLAS Pixel Detector
大型强子对撞机（LHC）的ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS）实验的最里面的部分将是一个像素探测器，目前正在建设中。一旦安装到实验区，进入将受到极大限制。为了确保集成探测器组件按预期运行，包括电源和监控系统、光学读出和像素模块本身的一部分探测器已经在实验室环境中组装和运行，用于我们所称的系统测试。这些测试的结果。
2006-01-05 physics.ins-det
Ring oscillator performance of the ATLAS inner tracker pixel readout chip
Paris Saclay University（巴黎萨克雷大学）；Aix-Marseille University（艾克斯-马赛大学）
本文研究了ATLAS内跟踪器像素读出芯片中环振荡器的性能，通过实验和模拟数据分析其在不同环境条件下的表现。
2026-01-21 hep-ex physics.ins-det
Thin n-in-p planar pixel modules for the ATLAS upgrade at HL-LHC
ATLAS实验将对跟踪系统进行重大升级，因为预计LHC（HL-LHC）的高亮度阶段将于2025年左右开始。薄的平面像素模块是有希望的候选人，仪器新的像素系统，由于减少的贡献，材料预算和高电荷收集效率照射后。新的设计的像素单元，具有优化的偏置结构，已实现在n-in-p平面像素生产与传感器厚度为270微米。使用束流测试，在命中效率的增益作为接收到的辐照注量的函数进行了研究。未来的薄平面像素传感器的生产前景将进行讨论，重点是薄传感器的厚度为100和150 μ m和一种新的设计与优化的偏置结构和小像素单元（50 μ m × 50 μ m和25 μ m × 100 μ m）。这些尺寸是预见到的新的ATLAS读出芯片在65纳米CMOS技术和精细分割将代表在HL-LHC的像素系统的前向区域中的跟踪的挑战。为了预测50 μ m × 50 μ m像素在高eta下的性能，在相对于短像素方向的高入射角下的射束测试中，在照射之前和之后研究了FE-I4兼容平面像素传感器。将显示簇形状、电荷收集和命中效率的结果。
2016-05-02 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
High-rate, high-resolution single photon X-ray imaging: Medipix4, a large 4-side buttable pixel readout chip with high granularity and spectroscopic capabilities
本文介绍了Medipix4芯片，这是一种用于高计数率能谱X射线成像的四边可拼接像素读出芯片，支持高粒度像素读出并具备单光子能量分箱与电荷共享校正功能。
2023-11-21 physics.ins-det
The Optosystem: validation and testing of the high-speed electro-optical conversion system for the readout of the ATLAS ITk Pixel upgrade
本文介绍了用于ATLAS ITk像素探测器升级读出的高速电光转换系统Optosystem，重点展示了数据传输链的性能结果及Optopanels的设计与测试。
2024-02-13 hep-ex physics.ins-det
