Serial powering and signal integrity characterization for the TEPX detector for the Phase-2 CMS Inner Tracker
整个CMS硅像素探测器将被替换，以在高亮度LHC上运行。在本文中，将介绍新的Tracker Endcap Pixel探测器，重点介绍一种新的概念，通过圆盘形PCB为模块提供电源和数据连接。由于这部分探测器还具有CMS Phase-2内部跟踪器中最长的串行供电链，因此重点放在串行供电结果和信号完整性的表征上。
2021-11-12 physics.ins-det
The Construction of the CMS Silicon Strip Tracker
CMS硅带跟踪器是一个非常大规模的跟踪器完全基于硅带探测器技术。模块、电子、机械和服务的集成已在过去18个月内完成;第一个大型独立子结构（取决于跟踪器子探测器的外壳、圆盘、棒、瓣）已被集成和验证;然后它们已被合并到最终配置中。CMS硅跟踪器的设计和建设审查，特别强调部署的程序和质量检查，成功地组装成这些大型子结构的几个硅条模块和所有辅助组件。给出了结果的概述和从跟踪器集成中吸取的教训，以及故障和损坏率。
2008-01-16 physics.ins-det
Alignment of the CMS Silicon Strip Tracker during stand-alone Commissioning
CMS跟踪器对准分析的结果，使用的数据从宇宙轨道，光学调查信息，和激光对准系统在跟踪器集成设施在欧洲核子研究中心。在2007年春季和夏季的几个月的运作中，大约有500万个宇宙轨道事件被部分活跃的CMS跟踪器收集。这使我们能够使用三种不同的统计方法进行有源硅模块与宇宙轨道的首次对准;验证测量和激光对准系统的性能;并测试Tracker结构在+15 C至-15 C的各种应力和温度下的稳定性。与模拟的比较表明，在跟踪器的桶部分实现的对准精度导致残留分布类似于在桶的外（内）部分中具有50（80）微米的随机失准所获得的那些。
2009-04-07 physics.ins-det
The CMS Outer Tracker for the High-Luminosity LHC
高亮度大型强子对撞机时代的到来，对探测器的设计和运行提出了前所未有的挑战。升级后的机器计划光度为5 - 7.5 x 10 $^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，到2039年底达到3000 - 4000 fb $^{-1}$的综合光度。CMS Tracker探测器必须更换，以充分利用所提供的光度并应对苛刻的操作条件。新的探测器将为第一级触发器提供稳健的跟踪和输入。本报告的重点是更换CMS外部跟踪系统，描述新的布局和技术选择，以及研究和开发活动的一些亮点。
2022-10-14 physics.ins-det
CMS Inner Tracker Detector Modules
用于CMS内部跟踪器的硅探测器模块的生产目前已达到1300个，总需求量约为3700个，总产量接近96%。给出了模块设计、组装程序和合格测试的描述。质量保证的结果和获得的经验进行了讨论。
2004-11-06 physics.ins-det
The CMS Silicon Strip Tracker - Overview and Status
CMS实验的硅带跟踪器的有效硅面积超过200平方米，是目前正在为欧洲核子研究中心未来的大型强子对撞机建造的实验之一，将是迄今为止世界上最大的硅跟踪器。高效的大规模生产和严格的质量控制对于及时完成探测器至关重要，该探测器由15000多个硅条模块组成，具有最佳质量。在各种测试束实验中证明了子结构的优异性能之后，现在已经开始将有源探测器元件集成到机械支撑结构中以及对这些集成结构进行布线和测试。本文介绍了CMS型硅带跟踪器。概述了生产、质量控制和集成程序，并审查了检测器状态。总结了探测器在最近一次试验束实验中的性能。
2006-10-28 physics.ins-det
Stand-alone Cosmic Muon Reconstruction Before Installation of the CMS Silicon Strip Tracker
2006年11月至2007年7月期间，CMS硅条跟踪器的子系统在跟踪器集成设施（TIF）集成并投入使用。作为试运行的一部分，在没有磁场的各种运行条件下记录了大量宇宙射线数据样本。由闪烁计数器探测到的宇宙射线被用来触发最后硅条探测器的15%的读出，记录了超过470万个事件。本文描述了宇宙轨道重建，并提出了从专门的分析轨道和命中重建的性能的结果。
2009-02-12 physics.ins-det
The CMS Outer Tracker for the High Luminosity LHC upgrade
欧洲核子研究中心的高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）预计将以14\，TeV的质心能量碰撞质子，并达到前所未有的峰值瞬时亮度5\，$-$\，7.5\，x\，$10^{34}$ \，cm $^{-2}$ s $^{-1}$，平均堆积事件数为140\，$-$\，200。这将允许ATLAS和CMS实验在项目寿命期间收集高达3000\，$-$\，4000\，fb $^{-1}$的积分亮度。为了应对这种极端情况，CMS探测器将在启动HL-LHC之前进行大幅升级，计划称为CMS第2阶段升级。CMS Tracker探测器必须更换，以充分利用所提供的光度并应对苛刻的操作条件。新的探测器将为第一级触发器提供稳健的跟踪和输入。本文重点介绍CMS外部跟踪系统的更换，描述新的布局和技术选择，以及模块组装和质量保证方面的一些亮点。
2020-01-06 physics.ins-det
Commissioning and Performance of the CMS Pixel Tracker with Cosmic Ray Muons
紧凑型μ子螺线管实验的像素探测器由三个桶层和每个端盖的两个磁盘组成。该探测器于2008年夏季安装，进行了电荷注入调试，并在宇宙射线数据采集期间在3.8 T磁场中运行。本文报告的第一次运行经验，并提出了结果的像素跟踪器的性能，这被发现是符合本检测器的设计规格。在高动量μ子样品中测量的横向碰撞参量分辨率为18微米。
2010-02-02 physics.ins-det
Potential Upgrade of the CMS Tracker Analog Readout Optical Links Using Bandwidth Efficient Digital Modulation
先进的数字通信方案在CMS跟踪器读出光链路的未来升级中的潜在应用目前正在CERN进行研究。我们的实验表明，多Gbit/s的数据速率是可能的，在目前的40 MSamples/s的模拟光链路采用类似的技术，在ADSL。该概念涉及使用一个或多个数字调制的正弦载波，以便有效地利用可用带宽。
2010-04-27 physics.ins-det
The CMS Si-strip Tracker
LHC的紧凑型μ子螺线管（CMS）实验具有有史以来最大的硅条跟踪器（SST）。该设备浸没在4T磁场中，并与Pixel系统结合，它允许测量带电粒子的动量，并在恶劣的辐射环境下标记重口味的最终状态。SST布局和设计选择的操作条件和物理要求的影响进行了讨论，并审查了预期的性能。SST合作现在面临着约15000个模块的生产及其组装成SST子结构。一种状态被赋予。
2004-02-03 physics.ins-det
Tracker alignment in CMS$:$interplay with pixel local reconstruction
CMS硅跟踪系统测量带电粒子的轨迹，像素检测器的命中分辨率为微米量级，条带检测器的命中分辨率为数十微米。跟踪重建的最重要的输入之一是跟踪器几何形状已知的精度。因此，必须精确地确定每个跟踪器传感器的位置、方向和曲率。操作条件的变化会导致不同子结构以及传感器的移动。为了保持目标精度，需要频繁的校正，并且确定这些校正的过程通常被称为跟踪器对准。由于在数据采集期间积累的辐射，传感器的响应随时间而变化。这影响像素命中的局部重建，并因此影响对准过程的结果。在这方面的贡献，在CMS的对齐过程中，以及专门的校准像素局部重建。由于老化的传感器上的对齐过程中的局部重建的变化的效果进行了讨论。
2023-03-29 physics.ins-det
Quality Inspection Aspects of Hybrid Prototypes for the CMS Outer Tracker Upgrade at HL-LHC
在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）上，CMS实验将需要以每25 ns的光束交叉时间高达200次相互作用和高达4000 fb-1的积分亮度运行。为了实现物理目标，实验需要提高跟踪分辨率和选择性触发特定物理事件的能力。CMS跟踪器升级需要设计一个新的探测器来应对HL-LHC条件。新的外部跟踪器基于两种类型的硅模块（条带和像素条带）。每种模块类型都有几种类型的高密度互连混合电路，其中包含前端和辅助电子设备。本文介绍了模块和混合动力的技术选择，并介绍了第一个混合动力原型的质量检查方面。
2021-12-28 physics.ins-det
The Upgrade of the CMS Tracker at HL-LHC
在大型强子对撞机（HL-LHC）的高光度方案中，这将使瞬时光度高达7.5\，$\times$ \，$10^{34}$ \，cm $^{-2}$ s $^{-1}$，ATLAS和CMS将需要以每25\，ns光束交叉高达200次相互作用的方式运行，并达到高达4000\，fb $^{-1}$的积分亮度。为了实现他们的物理目标，实验将需要提高跟踪和顶点能力，以及在合理的阈值下选择性地触发特定物理事件的能力。CMS跟踪器的升级需要设计新的内部和外部跟踪探测器，以应对增加的亮度，并实现第一触发级功能。本文介绍了新的布局和技术选择，以及研究和开发活动的一些亮点。
2021-02-11 physics.ins-det
Track Reconstruction and Alignment with the CMS Silicon Tracker
这份报告介绍了最近的结果轨道重建和对齐与硅跟踪器的CMS实验在LHC，获得了一个完整的检测器模拟。在概述了跟踪器的布局及其材料预算之后，讨论了用于跟踪重建的基线算法。示出了轨道重建的性能及其对未对准的依赖性。CMS跟踪器的对准的概念，使用激光对准系统以及三种不同的基于跟踪的对准算法，提出。
2006-10-01 physics.acc-ph physics.ins-det
Alignment of the CMS Silicon Tracker -- and how to improve detectors in the future
CMS全硅跟踪器的复杂系统具有15\,148个硅条和1440个硅像素模块，需要复杂的对准程序。为了实现最佳的轨道参数分辨率，其模块的位置和方向需要以几微米的精度来确定。像素模块的对齐对于需要精确顶点重建的分析至关重要。对齐的几何结构是基于对CMS实验调试期间记录的数百万条重建轨道的分析，这些轨道都是用宇宙射线和第一次质子-质子碰撞记录的。已经实现了模块相对于颗粒轨迹的对准的统计精度小于10微米。几个数据驱动的研究（轨道拟合自洽性，轨道残差重叠模块区域，和轨道参数分辨率）的结果进行了验证，并与从一个详细的检测器模拟获得的预测相比。
2010-10-11 physics.ins-det
Feasibility of Using Bandwidth Efficient Modulation to Upgrade the CMS Tracker Readout Optical Links
欧洲核子研究中心目前正在考虑在运行大约10年后升级LHC的计划。在所谓的超级大型强子对撞机（SLHC）中，预计实验的亮度将增加10倍。这无疑将导致探测器的数据量显著增加，需要更快的数据读出。欧洲核子研究中心广泛探讨了使用带宽高效数字调制方案升级CMS跟踪器模拟读出光链路以部署在SLHC中的可能性。先前的理论和实验研究确定使用基于正交幅度调制（QAM）的系统可实现的数据速率为~3-4Gbit/s（假设不使用纠错并且错误率为~10-9）。在这份说明中，我们试图量化的硬件实现的复杂性，高能物理（HEP）环境的适用性，技术可行性和R&D所需的努力方面的这种升级的可行性。
2010-10-08 physics.ins-det
The CMS Tracker Readout Front End Driver
前端驱动器FED是一个9 U 400 mm VME 64 x卡，设计用于读取由APV 25模拟管道专用集成电路传输的紧凑型μ子螺线管CMS硅跟踪器信号。FED通过96根光纤以3.4 GB/秒的总输入速率接收信号。信号被数字化并通过应用用于消隐和共模噪声减法的算法进行处理。使用搜索命中聚类的算法来进一步降低输入率。只有集群数据以及事件的触发信息才能使用S-LINK 64协议以400 MB/秒的最大速率传输到CMS数据采集系统。FED上的所有数据处理算法都在大型板载现场可编程门阵列中执行。FED的设计，性能，测试和质量控制的结果，并进行了讨论。
2005-10-25 physics.ins-det
Heterogeneous reconstruction of tracks and primary vertices with the CMS pixel tracker
大型强子对撞机的高亮度升级将使加速器达到$7\times 10^{34} cm^{-2}s^{-1}$的瞬时亮度，平均堆积$200$质子-质子碰撞。这些条件将对实验开发的在线和离线重建软件提出前所未有的挑战。计算复杂性将远远超过传统CPU处理能力的预期增长，需要一种替代方法。工业和高性能计算（HPC）中心正在成功地使用异构计算平台，通过将每个作业与最合适的架构相匹配，实现更高的吞吐量和更高的能源效率。在本文中，我们将描述的异构实现的像素轨迹和顶点重建链的图形处理单元（GPU）的结果。该框架已被设计和开发的CMS重建软件，CMSSW集成。通过利用GPU实现的加速允许执行更复杂的算法，获得更好的物理输出和更高的吞吐量。
2020-08-31 physics.ins-det
CMS Tracker Alignment Activities during LHC Long Shutdown 2
描述了在运行3数据采集期之前的2021-2022年LHC调试期间CMS跟踪器对准的策略和性能。像素重新安装后的第一个跟踪器对齐的结果，与宇宙射线μ子记录与螺线管磁铁关闭。此外，还介绍了调试期间第一次与碰撞数据事件（在900 GeV的质心能量下收集）对齐的性能。最后，在LHC运行3的最后倒计时期间的跟踪器对准工作进行了讨论。
2023-01-30 hep-ex physics.ins-det
The construction and commissioning of the CMS Silicon Strip Tracker
随着大型强子对撞机启动日期的临近，探测器已经准备好进行数据采集。在这里，将对施工阶段进行审查，并深入了解在此过程中遇到的各种困难。还将概述调试策略和迄今取得的成果。CMS跟踪器是有史以来最大的硅微带探测器。它由三个主要子系统组成，即内桶和外桶，外桶和端盖，长5.4米，直径2.4米。探测器总面积达到前所未有的200平方米，拥有超过15000个探测器模块。各种集成程序和实施的质量检查进行了简要审查。最后一个概述是在欧洲核子研究中心进行的检查程序，最后的地下安装的探测器。
2008-10-06 physics.ins-det
The CMS Tracker Upgrade for the High-Luminosity LHC
LHC机器正在计划一个升级计划，该计划将在2028年顺利地将瞬时光度提高到约$5-7.5\times10^{34}~\mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}$，到2039年底可能达到3000-4500 fb $^{-1}$的积分亮度。这种高亮度LHC方案，HL-LHC，将需要LHC探测器的准备计划，称为第二阶段升级。目前的CMS外部跟踪器已经超出了设计规格，最近安装的CMS第一阶段像素探测器将无法在HL-LHC辐射条件下生存。因此，CMS将需要全新的设备，以充分利用高要求的操作条件和交付的光度。新的外部跟踪器也应该有触发功能。为了实现这些目标，研发活动研究了外部跟踪器和像素内部跟踪器的不同选择。所制定的解决办法将允许在1级触发机制中纳入跟踪信息。跟踪器升级的设计选择进行了讨论，以及一些突出的技术选择和研发活动。
2019-11-06 hep-ex physics.ins-det
Performance of the CMS Tracker Optical Links and Future Upgrade Using Bandwidth Efficient Digital Modulation
（节略版）在LHC的CMS实验将于2007年开始运作。CMS Tracker子探测器包括约1000万个探测器通道，通过约40000个模拟光学链路读取。光电元件的设计满足了HEP实验在抗辐射性、低质量和低功率方面的严格要求。在测试系统中对组件和完整的光链路进行了广泛的测试。详细介绍了它们在增益、噪声、线性度、带宽和抗辐射性方面的功能和性能。特别强调的是放在增益上，它直接影响检测器数据的动态范围。已经可以准确地预测将在整个系统中观察到的增益变化。根据生产测试数据进行的模拟显示，在跟踪器工作温度为-10 ° C时，平均增益比设计目标高约38%。已采取纠正措施，通过将光接收器的负载电阻值从100Ω降低到62Ω，降低增益并恢复丢失的动态范围。所有链路的增益将在0.64和0.96V/V之间。CMS的未来迭代将在升级后的LHC中运行，需要更快的数据读出。为了保持对当前读出系统的大量投资，考虑了涉及重复使用现有光电元件的升级路径。研究了正交幅度调制（QAM）在高功率放大器读出系统中的适用性。提出了计算数据速率的方法，以及在跟踪器光链路上传输QAM信号的实验室测试。结果表明，如果能够实现这样的设计，3-4Gbit/s将是可能的（超过10倍的等效数据速率的当前模拟链路，320 Mbit/s）。
2010-04-30 physics.ins-det
The CMS Silicon Strip Tracker: System Tests and Test Beam Results
LHC CMS实验的硅带跟踪器总面积为210平方米，约有15000个单硅模块，将是有史以来建造的最大的硅带探测器。虽然单个机械和电子部件的性能已经过广泛测试，但在大规模生产之前，还必须研究它们在更大的集成子结构中的相互作用，以确保整个系统的预期性能。这是系统测试的主要目的，在此期间，硬件组件尽可能最终集成到跟踪器子系统的子结构中。目前正在对跟踪器的所有子系统进行系统测试。此外，硅模块和电子元件已经在粒子束环境中进行了操作和研究。在这份报告中，CMS硅跟踪系统的测试和测试束实验在欧洲核子研究中心的结果。
2003-12-22 hep-ph physics.ins-det
Data Quality Monitoring of the CMS Silicon Strip Tracker Detector
物理和数据质量监控（DQM）框架旨在为CMS实验中与数据采集相关的各种应用程序提供均匀的监控环境。在这篇文章中，DQM系统的硅条跟踪器将被介绍。将提到评估探测器状态的元素集，以及识别问题并将其跟踪到特定跟踪器元素的方法。将简要介绍监测工具、用户界面和自动化软件。该系统在2008年秋季CMS的广泛宇宙数据采集期间使用，在那里它被证明具有灵活和强大的实施能力，对于提高对探测器的理解至关重要。CMS协作认为，这个工具现在已经成熟，可以面对即将到来的数据采集时代。
2009-07-21 hep-ex physics.ins-det
Validation of Kalman Filter alignment algorithm with cosmic-ray data using a CMS silicon strip tracker endcap
一个卡尔曼滤波器对准算法已被应用到宇宙射线数据。我们讨论的对齐算法和实验无关的实施，包括离群拒绝和治疗弱确定的参数。使用这种实现方式，该算法已被应用到一个CMS硅跟踪器端盖记录的数据。结果进行了比较，摄影测量测量和从一个专用的硬件对准系统获得的数据，并观察到良好的协议。
2010-03-29 hep-ex physics.ins-det
Beam Test Performance Studies of CMS Phase-2 Outer Tracker Module Prototypes
本文通过 DESY 束流测试验证 CMS Phase-2 外层径迹探测器 2S 模块原型，首次集成 CBC、CIC 与光学读出，实现约 99.75% 簇击中效率并验证同步读出与 $p_\mathrm{T}$ 判别，证明其满足升级后 CMS 径迹探测器要求。
2024-08-30 physics.ins-det
Experimental Study of Different Silicon Sensor Options for the Upgrade of the CMS Outer Tracker
在计划于2027年左右开始的大型强子对撞机（HL-LHC）的高光度阶段，加速器预计将提供高达$7.5\times10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的瞬时峰值光度。预计在未来十年内，$3000$或甚至$4000$ ~fb $^{-1}$的总积分亮度将被交付给通用探测器ATLAS和CMS，从而显著增加LHC实验的发现潜力。CMS探测器将为HL-LHC进行重大升级，全新的跟踪探测器由外部跟踪器和内部跟踪器组成。然而，新的跟踪系统将暴露在比当前跟踪器高得多的辐射下，需要新的抗辐射传感器。CMS从2009年开始发起了一项广泛的辐照和测量活动，系统地比较不同硅材料的特性和外跟踪器传感器的设计选择。在18种不同的晶圆材料、厚度和生产技术组合上设计并实现了几种测试结构和传感器。在用中子和不同能量的质子辐照之前和之后，对装置进行电气表征，其中通量对应于在$3000$ ~fb $^{-1}$之后CMS外跟踪器的不同半径处预期的通量。所执行的测试包括使用$β$源、激光和光束扫描的研究。本文比较了HL-LHC硅传感器的不同选择的性能，重点是硅块材料和厚度。
2020-03-16 hep-ex physics.ins-det
Alignment of the CMS Silicon Tracker during Commissioning with Cosmic Rays
CMS硅跟踪器由1440个硅像素和15148个硅条探测器模块组成，已使用超过300万个宇宙射线带电粒子进行了校准，并获得了光学测量的额外信息。在最敏感的坐标系中，相对于宇宙射线轨迹确定模块的位置，在筒中的精度为3-4微米RMS，在端盖中的精度为3-14微米RMS。结果已被验证的几种方法，包括激光对准系统，并从模拟获得的预测进行比较。相关的系统效应进行了研究。利用该对准方法获得的轨道参数分辨率接近设计性能。
2009-11-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Serenity-S1, a CMS Tracker Readout and Data Processing Card for HL-LHC
Imperial College London（帝国理工学院）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC卢瑟福阿普尔顿实验室）；University of Bristol（布里斯托大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
本文介绍了用于HL-LHC的Serenity-S1读出处理卡的软硬件架构，该卡适配CMS径迹探测器需求，已部署于相关集成与研发活动
2026-08-21 physics.ins-det
The CMS inner Tracker Endcap PiXel upgrade
欧洲核子研究中心的高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）预计将以14 TeV的质心能量碰撞质子，并达到前所未有的峰值瞬时亮度$7.5 \times 10^{34} \text{cm}^{-2} \text{s}^{-1}$，平均堆积顶点数为200。这将使ATLAS和CMS实验能够在项目的生命周期内收集积分亮度高达$4000\,\mathrm{fb}^{-1}$的数据样本。为了适应这些苛刻的条件，CMS探测器将在启动HL-LHC之前进行大幅升级，这一计划被称为CMS第二阶段升级。整个CMS硅像素探测器（IT）将被替换，新的探测器将具有更高的辐射硬度，更高的粒度和处理更高数据速率和更长触发延迟的能力。升级后的IT将由桶部件TBPX以及小型和大型前向盘TFPX和TEPX组成。TEPX检测器的每端有四个大圆盘，可将覆盖范围扩展到$\lvert η\rvert \approx 4.0$。在TEPX中，模块排列在五个同心环中。在这方面的贡献，新的TEPX探测器将提出，特别关注的力学设计和热性能，使用有限元方法。的冷却管和磁盘的支持结构连接的模块与CO $_2$冷却剂的材料选择的影响，以及。
2023-01-25 physics.ins-det
Operation and performance of the CMS tracker
CMS硅跟踪器由两个利用半导体技术的跟踪设备组成：内部像素和外部条带探测器。它们在LHC中粒子碰撞所呈现的高占用率和高辐射环境中运行。跟踪器探测器占据CMS中心周围的区域，LHC光束在此碰撞，半径在4 cm至110 cm之间，沿光束轴可达280 cm。像素探测器由6600万像素组成，覆盖约1平方米的总面积。它被带跟踪器包围，具有1000万个读出通道，覆盖总面积约200 m2。会议记录描述了在LHC运行的前三年收集的运行经验。结果包括在数据采集过程中遇到的操作挑战，这些挑战影响探测器的有效分数和读出效率。详细给出了在高占用率的跟踪器的性能，如信噪比和命中重建效率的本地可观。辐射效应的研究相对于传感器偏置的演变，在内部像素的读出阈值，和漏电流。
2014-02-04 hep-ex physics.ins-det
Mechanical stability of the CMS strip tracker measured with a laser alignment system
CMS跟踪器由206平方米的硅条传感器组成，安装在碳纤维复合材料结构上，设计用于在-25至+25摄氏度的温度范围内运行。跟踪器组件在物理操作过程中的机械稳定性进行了监测，使用专用的激光对准系统，以及粒子轨迹从宇宙射线和强子-强子碰撞的几个微米的分辨率。在2011-2013年LHC运行期间，在稳定的温度下，跟踪器的组件被观察到经历小于30微米的相对运动。此外，发现温度变化引起跟踪器结构的约2微米/摄氏度的位移，当温度恢复到其原始值时，跟踪器结构很大程度上恢复到其初始位置。
2017-05-12 hep-ex physics.ins-det
Current status of the CMS Inner Tracker upgrade for HL-LHC
本文介绍了为应对HL-LHC高亮度环境，CMS实验Phase II升级中内追踪器的替换方案、设计技术选型，以及原型验证和大规模生产筹备的最新进展。
2025-05-08 hep-ex physics.ins-det
CMS Tracker Alignment: Legacy results from LHC Run 2 and Run 3 prospects
CMS实验的内部跟踪系统包括硅像素和硅条探测器，旨在提供带电粒子动量的精确测量，并重建初级和次级顶点。在数据采集期间由操作条件驱动的跟踪器检测器的不同子结构的移动需要定期更新检测器几何形状，以便准确地描述跟踪器模块的位置、取向和曲率。确定跟踪器几何形状的新参数的过程被称为跟踪器的对准。在数据采集期间，使用来自碰撞的重构轨道和宇宙射线数据执行对准过程若干次，并且稍后，在数据采集周期结束之后进一步细化。给出了对应于CMS运行2数据的遗留再处理的对准校准的最终准确度的跟踪器对准性能。数据驱动的方法来获得的对齐参数和一套验证，监测性能的物理观测后对齐进行审查。最后，在即将到来的运行的LHC，其中更具有挑战性的操作条件下，对准校准的前景将得到解决。
2023-01-30 hep-ex physics.ins-det
Performance studies of the CMS Strip Tracker before installation
2007年3月，在欧洲核子研究中心的跟踪器集成设施完成了硅带跟踪器的组装。近15%的探测器使用电缆，纤维光学，电源和电子设备用于LHC的操作。使用局部冷却器来循环冷却剂以进行低温操作。为了了解条带跟踪器模块的效率和对准，实施了宇宙射线触发。从3月到7月，记录了450万次触发。这段时间被称为部门测试，提供了跟踪器操作的实际经验，特别是安全、数据采集、电力和冷却系统。本文描述了在扇形试验期间带材系统的性能，该试验由五个由冷却剂温度定义的不同时期组成。重要的重点是放在从蒙特卡洛研究的数据和结果之间的比较。
2009-01-27 hep-ex physics.ins-det
Alignment of the CMS Tracker: Results from LHC Run 3
本文介绍了 CMS 径迹系统在 LHC Run 3 期间的对准策略与性能，展示了利用 13.6 TeV 质心能量下的数据进行的首次对准结果，并探讨了自动化对准部署及未来校准前景。
2024-01-02 hep-ex physics.ins-det
Prototyping and qualification of 2S modules for the CMS Outer Tracker upgrade at the HL-LHC
为了准备高亮度LHC，CMS实验的整个跟踪器探测器将作为第二阶段升级的一部分进行更换。新的外部跟踪器将包括大约13，000个硅传感器模块，其中7608个是由两个平行安装的硅条传感器组成的“2S模块”，5592个是由单个模块中的一个像素和一个条带传感器组成的“PS模块”。这些模块通过关联两个传感器层的命中信息向1级触发器提供跟踪信息，从而允许通过横向动量来区分粒子轨迹。为了保证数据采集期间的成功操作，外部跟踪器模块的生产必须满足严格的要求。本说明将讨论组装程序以及在CERN进行的电子、热和振动测试的一些关键结果，这些测试用于鉴定2S模块设计和准备模块组装程序。
2021-12-03 hep-ex physics.ins-det
Alignment of the CMS tracker with LHC and cosmic ray data
CMS探测器的核心部件是有史以来最大的硅跟踪器。这种复杂设备的精确对准是一项艰巨的挑战，只有通过对过去常规用于跟踪探测器的技术进行重大扩展才能实现。这篇文章描述了LHC操作中使用的全尺寸校准程序。该方法的具体特点包括同时确定多达200，000个与轨道的对准参数，测量单个传感器曲率参数，控制系统失调效应，以及在多处理器环境中实现整个过程以实现高执行速度。总体而言，发现模块对准上实现的统计准确度显著优于10微米。
2014-08-21 hep-ex physics.ins-det
First Alignment of the Complete CMS Tracker
本会议记录介绍了CMS跟踪器完整校准的第一批结果，该结果基于调试运行期间采集的宇宙数据中数百万条重建轨道，其中探测器处于最终位置，并且存在磁场。CMS Tracker的全硅设计为使用151，148个硅条和1440个硅像素模块对齐复杂系统带来了新的挑战。为了获得最佳的轨道参数分辨率，其模块的位置和方向需要以大约1微米的精度来确定。这些模块被宇宙射线粒子很好地照亮，使用两种基于轨道的对齐算法与调查测量相结合进行对齐。在所有五个轨道参数的分辨率控制与数据驱动验证的轨道参数测量附近的相互作用区域，并测试与预测详细的探测器模拟。第一次质子碰撞的预期跟踪性能的前景。
2010-03-12 hep-ex physics.ins-det
Strategies and performance of the CMS silicon tracker alignment during LHC Run 2
描述了在2015-2018年LHC数据采集期间CMS硅跟踪系统对准的策略和性能。解释了数据采集期间和之后的校准程序。校准的情况下，也推导出用于模拟的检测器响应。系统的影响，有关的内在对称性的对齐任务或外部约束，讨论和说明不同的情况。
2022-06-13 hep-ex physics.ins-det
Evaluation of 3D pixel silicon sensors for the CMS Phase-2 Inner Tracker
本文评估CMS二期内部径迹探测器用3D像素硅传感器，经辐照至1e16和1.6e16 n_eq/cm²后，探测效率仍高于96%，满足CMS要求。
2025-10-15 physics.ins-det
Test beam performance of a CBC3-based mini-module for the Phase-2 CMS Outer Tracker before and after neutron irradiation
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）将进行重大升级，将瞬时光度提高到5-7.5 $\times10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$。这一大型强子对撞机的高亮度升级（HL-LHC）将在13-14 TeV的质心能量下提供总共3000-4000 fb的$^{-1}$质子-质子碰撞。为了应对这些具有挑战性的环境条件，CMS实验的条带跟踪器将使用具有两个紧密间隔的硅传感器的模块进行升级，以提供信息，包括1级触发选择中的跟踪。本文介绍了性能，在测试束实验中，第一个原型模块的基础上的最终版本的CMS二进制芯片前端ASIC之前和之后的模块被中子照射。结果表明，原型模块满足要求，提供有效的跟踪信息，在被照射的总通量相比，通过实验的寿命预期。
2023-03-06 hep-ex physics.ins-det
Process Quality Control Strategy for the Phase-2 Upgrade of the CMS Outer Tracker and High Granularity Calorimeter
在2025年至2027年之间，CMS（紧凑型μ子螺线管）探测器的一些基本组件-最值得注意的是跟踪器和量热计端盖-将升级为HL-LHC（高亮度大型强子对撞机）条件。升级后的CMS外部跟踪器和新CMS高粒度量热仪（HGCAL）的部件将包括超过$50{,}000$的新硅传感器，覆盖总面积约为$800\,\text{m}^{2}$。传感器系列生产需要专门的策略来监控生产过程的质量和稳定性。该策略是基于一个测试结构集，提供了快速，方便地访问关键工艺参数。这些参数包括传感器上无法直接获取的参数（例如氧化物电荷浓度和界面陷阱密度）以及需要进行潜在破坏性测量的参数（例如介电强度）。在每个生产晶圆上至少实施两次该集合。它分为用于最相关工艺参数的初始评估的测试结构和用于深入分析的结构。所有结构都可以使用20针探针卡和自动定位平台进行接触。使用该系统，可以在大约30分钟内对一个晶片进行初步分析。在本文中，CMS协作提出了第2阶段升级的质量保证计划，重点是过程质量控制。我们介绍了传感器工艺细节、将在CMS外部跟踪器和HGCAL的生产运行中实施的测试结构集布局以及说明所含测试结构功能的测量结果。
2020-03-24 hep-ex physics.ins-det
Comparative evaluation of analogue front-end designs for the CMS Inner Tracker at the High Luminosity LHC
由硅像素模块制成的CMS内部跟踪器将在高亮度LHC期间开始之前完全更换。新型内跟踪器系统的关键组件之一是由RD53协作组开发的读出芯片，特别是其模拟前端，它接收来自传感器的信号并将其数字化。三种不同的模拟前端（同步、线性和差分）在RD53A演示芯片中设计和实现。进行了专门的评估程序，以选择最合适的设计来构建能够以高效率和一小部分假像素命中维持高粒子率的耐辐射像素探测器。测试结果表明，所有三个模拟前端的优点，但也有局限性。差分前端表现出非常低的噪声，但阈值调谐在照射后变得有问题。此外，反馈回路中的饱和会影响信号返回基线，从而增加死区时间。同步前端显示出非常好的时序性能，但也有较高的噪声。对于线性前端，所有参数均在规格范围内，尽管该设计具有最大的时间步行。在改进的设计中解决并缓解了这一限制。在CMS内部跟踪器操作要求的背景下分析了三种前端的优缺点，从而选择了改进设计的线性前端集成在最终的CMS读出芯片中。
2021-10-29 hep-ex physics.ins-det
Operation and performance of the CMS silicon strip tracker with proton-proton collisions at the CERN LHC
本文结合CERN LHC质子-质子碰撞运行经验，讨论CMS硅条径迹探测器的调试、校准及性能，分析温度、辐射等因素的影响，部分结果与模拟吻合良好。
2025-08-25 hep-ex physics.ins-det
Simulated performance and calibration of CMS Phase-2 Upgrade Inner Tracker sensors
大型强子对撞机（LHC）的下一次升级计划从2026年开始，届时对撞机将进入高亮度阶段（HL-LHC）。在此期间，CMS探测器需要大幅升级，以利用HL-LHC提供的亮度增加四倍。此升级称为CMS第2阶段升级。进行了一项实验室和束流测试测量计划，并根据探测器的详细模拟进行了性能研究，以支持决定在第二阶段升级的探测器不同区域中采用的传感器技术。在所考虑的各种选项中，CMS选择在镜筒的最内层使用具有25 $\times$ 100 $μ$ m $^2$像素单元的3D传感器，并且在其他地方使用具有25 $\times$ 100 $μ$ m $^2$像素单元的平面传感器。在本文中，我们详细的模拟研究，进行选择最佳的传感器设计。这些研究包括用PixelAV制作的传感器的详细独立模拟，以及用CMS实验的模拟和重建软件获得的高水平可观测量的预期性能。
2023-01-31 hep-ex physics.ins-det
Building CMS Pixel Barrel Detectur Modules
对于CMS像素跟踪器的桶部分，需要大约800个硅像素检测器模块。这些模块在Paul Scherrer研究所进行凸点焊接、组装和测试。本文介绍了在组装前200个模块期间获得的经验。
2007-02-21 physics.ins-det
Qualification of Bump Bonding in CMS Inner Tracker Pixel Modules for the Phase-2 Upgrade
针对 CMS Phase-2 升级像素模块，研究建立凸点键合鉴定流程，综合串扰、偏置测试及 X 射线或 β 源成像识别缺失和缺陷凸点，并基于原型评估各方法优劣。
2025-06-11 hep-ex physics.ins-det
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker
提供了一个描述的软件算法开发的CMS跟踪器，用于重建质子-质子相互作用中的带电粒子轨迹，并使用由此产生的轨道来估计的LHC发光区域和个人的初级相互作用顶点的位置。尽管在LHC非常恶劣的环境中，这些算法获得的性能被认为是优秀的。对于2011年典型堆积条件下的ttbar事件，对于横动量pt > 0.9 GeV的连续产生的带电粒子，在abs（eta）< 0.9的赝势下的平均径迹重建效率为94%，在0.9 < abs（eta）< 2.5的赝势下的平均径迹重建效率为85%。这种低效率主要是由强子在追踪器材料中进行核相互作用引起的。对于孤立的μ子，相应的效率基本上是100%。对于在abs（eta）< 1.4时发射的pt = 100 GeV的孤立μ子，pt的分辨率约为2.8%，横向和纵向碰撞参量的分辨率分别为10微米和30微米。在三个空间维度中的每一个中，对应于感兴趣的pp碰撞的重构主顶点所实现的位置分辨率为10-12微米。跟踪和顶点软件快速灵活，可轻松适应其他功能，例如触发器的快速跟踪，或考虑轫致辐射的电子专用跟踪。
2014-10-28 hep-ex physics.ins-det
Track Based Alignment in CMS
提出了CMS跟踪器和μ子探测器的基于跟踪的对准策略。在概述了所使用的数据样本之后，提出了总体调整战略，重点是2008年开始收集数据时设想的程序。目前使用的三种对齐算法进行了讨论，并提出了第一个结果，他们的应用程序的CMS跟踪器，以及研究的μ子探测器与轨道的对齐。
2007-09-21 physics.ins-det
Performance of triple-GEM detectors for the CMS Phase-2 upgrade measured in test beam
CMS实验第二阶段升级的端盖μ子系统的GE 2/1和ME 0站的三重GEM探测器已在试验束中运行，以测量其效率和空间分辨率，同时还使用了一个高空间分辨率的三重GEM跟踪器。GE 2/1探测器的生产模块和原型ME 0探测器显示出出色的本地效率。采用随机孔扇区化的GEM箔的原型探测器显示出死区的显著减少。跟踪器的空间分辨率已被测量，并发现接近预期值75 μm。
2022-10-14 hep-ex physics.ins-det
CMS Tracking Performance Results from early LHC Operation
2009年12月，CMS探测器记录了第一次LHC pp碰撞，质心能量为0.9和2.36 TeV。利用全硅Tracker重建了碰撞过程中产生的带电粒子的运动轨迹，并在3.8 T轴向磁场中测量了它们的动量。跟踪器调试的结果，包括时间，效率，信噪比，分辨率和电离能的研究。重建的轨道被用来基准性能方面的轨道和顶点分辨率，重建衰变，估计电离能损失，以及识别光子转换，核相互作用，和重味衰变。
2010-07-27 hep-ex physics.ins-det
Track Reconstruction Performance in CMS
给出了利用CMS硅跟踪器进行LHC事件径迹重建的预期性能。径迹发现和拟合是用卡尔曼滤波技术完成的，在pT>1 GeV/c的单个μ子上实现了99%以上的效率。困难出现在具有高密度带电粒子的标准LHC事件的上下文中，其中对于低pT轨道，假组合轨道的比率非常大，并且跟踪器材料中的核相互作用降低了带电强子的跟踪效率。最近对CMS轨道重建的改进现在允许通过结合迭代跟踪过程利用假轨道的最佳拒绝来有效地重建具有低至几百MeV/c的pT和少至三个交叉层的带电轨道，具有非常小的假分数。
2008-12-30 hep-ex physics.ins-det
