CMS Barrel Pixel Detector Overview
像素探测器是大型强子对撞机CMS实验中最里面的跟踪设备。它是由两个独立的子设备，像素桶和结束磁盘。该管由三个同心层组成，围绕束管，平均半径为4.4，7.3和10.2厘米。在34.5 cm和46.5 cm处的相互作用点的每一侧上有两个端盘。本文概述了像素桶探测器、其机械支撑结构、电子元件、服务及其预期性能。
2007-02-21 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
Determination of Jet Energy Calibration and Transverse Momentum Resolution in CMS
测量的射流能量校准和横向动量分辨率CMS的，在质子-质子碰撞中收集的数据样本进行的质心能量为7 TeV，对应于一个积分亮度的36个倒数picobarns。双射流和伽马/Z+喷流事件中的横向动量平衡用于测量CMS探测器中的喷流能量响应以及横向动量分辨率。结果提出了三种不同的方法来重建射流：基于量热计的方法，“喷气加跟踪”的方法，它提高了测量量热计射流利用相关的轨道，和“粒子流”的方法，它试图单独重建每个粒子的事件中，之前的射流聚类，根据所有相关的子探测器的信息。
2011-07-21 physics.ins-det
Tests of silicon sensors for the CMS pixel detector
CMS实验的跟踪系统，目前正在欧洲核子研究中心（瑞士日内瓦）的大型强子对撞机（LHC）建设中，将包括一个硅像素探测器，在其最终配置中提供三个空间测量，用于高能pp碰撞产生的轨道。在本文中，我们提出了在欧洲核子研究中心进行的辐照硅像素传感器的测试束测量的结果。洛伦兹角和电荷收集效率测量两个传感器的设计，并在各种偏置电压。
2003-11-11 physics.ins-det
Simulation and hit reconstruction of irradiated pixel sensors for the CMS experiment
本文通过对像素传感器辐照损伤的详细仿真，研究了辐射损伤对位置确定的影响，并对命中重建算法进行了优化。模拟实现了一个模型的辐射损伤，包括两个缺陷的水平与相反的电荷状态和捕获的载流子。模拟结果表明，当辐照能量密度为$5.9\times10^{14}$ n $_{\rm{eq}}/$ cm $^2$时，沿CMS $r-ϕ$平面的位置分辨率低于15 $μ$ m。此外，我们表明，在位置确定的系统误差可以大大减少通过应用$η$校正。
2005-12-05 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
The CMS Phase-1 Pixel Detector Upgrade
CERN LHC的CMS探测器以硅像素探测器作为其最内层的子探测器。在2016/2017年LHC延长的年终技术停止中，原有的CMS像素探测器已被升级的像素系统（CMS Phase-1像素探测器）取代。升级后的CMS像素探测器旨在应对LHC在2013-2014年第一次长时间关闭期间升级加速器后实现的更高瞬时亮度。与原来的像素探测器相比，升级后的探测器具有更好的跟踪性能和更低的质量，每侧有四个桶层和三个端盖盘，以提供高达2.5的伪快度绝对值的命中覆盖。本文介绍了CMS Phase-1像素探测器的设计和构造，以及它在碰撞数据采集中从调试到早期运行的性能。
2020-12-22 hep-ex physics.ins-det
BDAQ53, a versatile pixel detector readout and test system for the ATLAS and CMS HL-LHC upgrades
BDAQ53是RD53系列混合像素探测器读出芯片的读出系统和验证框架。这些芯片是为ATLAS和CMS实验的内部跟踪探测器升级而设计的。BDAQ 53用于需要多功能性和快速定制的应用中，例如实验室测试环境，测试光束活动和质量控制测量的永久设置。它由定制和商业硬件、基于Python的软件框架和FPGA固件组成。BDAQ 53是作为开源软件开发的，软件和固件都托管在公共存储库中。
2020-10-05 physics.ins-det
Design and performance of the silicon sensors for the CMS barrel pixel detector
大型强子对撞机的CMS实验包括一个混合硅像素探测器，用于重建带电轨道和相互作用顶点。筒区由n中n型传感器组成，其单元尺寸为100 × 150 μ m^2，在扩散氧化的浮区硅上加工。偏置网格的实施和像素隔离实现与缓和的p-喷雾技术。在CERN SPS的H2束线上进行了广泛的测试计划。在本文中，我们描述了传感器的布局，光束测试设置和辐照和非辐照原型设备所获得的结果。给出了电荷收集、命中探测效率、洛伦兹角和空间分辨率的测量结果。
2007-02-12 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
Physics Performance with the CMS Pixel Detector
LHC实验在第一次运行期间产生的结果中有很大一部分是通过精确的顶点检测器实现的。CMS实验的全硅跟踪检测器使用像素检测器来进行顶点化。该会议报告使用四个物理分析作为示例，其中像素检测器用于重建主要顶点，将事件轨迹与堆积分离，和/或确定位移顶点。
2014-12-17 hep-ex physics.ins-det
Position Dependence of Charge Collection in Prototype Sensors for the CMS Pixel Detector
本文报道了CMS像素探测器的传感器研发活动。具有几种设计和技术选择的设备已在CERN PS进行了高达1 E15 n_eq/cm**2的质子通量c的辐照。之后，它们被凸块键合到未辐照的读出芯片上，并在CERN SPS的H2束线中使用高能π介子进行测试。读出芯片允许非零抑制全模拟读出，因此在噪声和电荷收集特性方面对传感器进行良好表征。信号的位置依赖性，并讨论了两种传感器选项之间的差异。
2004-08-31 physics.ins-det
A new CMS pixel detector for the LHC luminosity upgrade
CMS内部像素探测器系统计划在LHC光度升级的第一阶段被替换。该计划设想了一个超低质量系统，两端各有四个桶层和三个圆盘。随着粒子速率的预期增加，电子读出链将改变为快速数字信号。升级CMS像素检测器的设想的设计方案的概述，以及估计的跟踪和顶点的性能。
2011-04-07 hep-ex 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
Experience with CMS pixel software commissioning
CMS像素探测器，由三个桶层和两个端盖磁盘在每个桶端，安装在CMS实验在2008年夏天。在脉冲注入的初步调试阶段之后，探测器参与了宇宙射线触发和3.8T场的数据采集。在这篇文章中，我们描述了事件重建的软件，以及校准工具的状态。此外，我们报告的第一次运行经验与CMS和检测器性能的初步结果。
2008-12-03 physics.acc-ph physics.ins-det
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
Status of the CMS Phase I Pixel Detector Upgrade
由于LHC第一阶段升级预期的瞬时亮度，CMS实验的新像素探测器正在建造中。新的CMS像素检测器提供四次点击跟踪，同时显著降低了材料预算以及新的冷却和供电方案。新的前端读出芯片减轻了缓冲和带宽限制，并包括一个低阈值比较器。这些改进允许新的像素检测器在由高亮度和堆积施加的增加的要求下维持和改进当前像素跟踪器的效率。本文概述了升级后的像素探测器的设计和升级项目的现状，并介绍了生产读出芯片的测试光束性能测量。
2016-12-22 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
Operational Experience with the CMS Pixel Detector
在LHC的第一个运行期，CMS像素探测器必须面对各种操作挑战，并必须适应快速变化的束流条件。为了最大限度地提高物理潜力和数据质量，定期进行在线和离线校准。该检测器表现出色，所有层和磁盘的平均命中效率均超过99%。在这篇文章中，总结了硅像素探测器在第一次LHC运行和当前长时间关闭中的操作挑战，并讨论了2015年的预期。
2014-11-15 hep-ex physics.ins-det
Commissioning and first results from the CMS phase 1 upgrade pixel detector
CMS像素探测器的第1阶段升级旨在保持$2 \times 10^{34} \mathrm{~cm}^{-2} \mathrm{~s}^{-1}$瞬时亮度下的跟踪性能。桶和端盖磁盘系统现在都具有一个额外的层（4个桶层和3个端盖磁盘），以及一个数字读出，提供足够大的带宽来读出其1.24亿像素通道（与以前的系统相比，像素增加了87.7%）。后端控制和读出系统也相应地从基于VME的升级为基于微型TCA的。该探测器现在还配备了双相CO $_2$冷却系统，可减少跟踪区域的材料预算。该探测器已于2017年初安装在CMS内部，目前正在采集数据。这些会议记录讨论了CMS第1阶段像素探测器的调试和操作经验。CMS第一阶段像素探测器与今年的大型强子对撞机质子-质子碰撞数据的第一个结果。新的像素检测器在命中分辨率、跟踪和顶点分辨率方面优于前一个。
2018-07-24 hep-ex physics.ins-det
Radiation experience with the CMS pixel detector
CMS像素探测器是CMS跟踪器的最里面的组件，占据CMS中心周围的区域，LHC光束在这里交叉，半径在4.3 cm和30 cm之间，沿着光束轴46.5 cm。它在粒子碰撞产生的高占用和高辐射环境中运行。在LHC第一次运行期间，对传感器的辐射损伤效应进行了研究。漏电流，耗尽电压，像素读出阈值，并命中发现效率作为增加粒子注量的函数进行监测。这些测量的方法和结果将与它们对检测器操作以及离线命中重建中的性能参数的影响一起描述。
2014-12-09 hep-ex physics.ins-det
Calibration and performance of the CMS pixel detector in LHC Run 2
紧凑型μ子螺线管（CMS）是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上重建高能粒子相互作用产物的两种通用探测器之一。硅像素探测器是CMS跟踪系统的最内部组件。它以高分辨率确定来自相互作用区域的带电粒子的轨迹，从而能够在跟踪器中进行精确的动量和碰撞参量测量。它旨在在大型强子对撞机的高粒子密度环境中运行。像素探测器的标定是影响其性能的重要因素。校准常数遵循传感器中主要由辐照引起的物理变化。这些常数定期更新，在校准数据库中维护，并用于事件重建。我们将详细介绍离线校准程序及其对LHC运行2期间探测器性能的影响。
2019-09-09 hep-ex physics.ins-det
A Study for a Tracking Trigger at First Level for CMS at SLHC
预计LHC加速器和实验将在运行几年后进行光度升级。LHC的这部分操作被称为超级LHC（SLHC），预计将提供比当前设计大一个数量级的亮度（1035 cm-2 sec-1）的光束。初步结果是从一个可行性研究的第一级跟踪触发CMS在SLHC使用内部跟踪探测器的数据。作为这些研究的模型，使用了具有相同像素大小和距光束径向距离的当前CMS像素检测器。蒙特卡罗研究已经进行了使用完整的CMS模拟包（OSCAR）和这样的探测器在SLHC光束条件下的占用率计算。设计了一个电子触发器，它使用的热量计能量沉积和像素数据，以确定孤立的电子和光子的设计进行了研究。跟踪器占用率和电子触发性能的结果
2005-10-25 physics.ins-det
The CMS Pixel Detector: from production to commissioning
大型强子对撞机的CMS实验包括一个混合硅像素探测器，用于重建带电轨道和相互作用顶点。探测器由三层筒体和筒体两端的两个圆盘组成。探测器模块由薄的、分段的硅传感器和通过凸点接合技术连接的高度集成的读出芯片组成。在本文中，我们报告的探测器的建设和测试的进展。此外，在欧洲核子研究中心和PSI的调试系统的第一个结果。
2007-10-26 physics.acc-ph physics.ins-det
Test Beam Campaigns for the CMS Phase I Upgrade Pixel Readout Chip
目前的CMS硅像素探测器作为CMS实验的最内部组件，在LHC设计亮度下表现良好，但在LHC峰值亮度为2x 10 e34 cm^-2 s^-1时会出现严重的效率低下。因此，计划升级CMS像素检测器，包括新的读出芯片。芯片设计包括额外的片内缓冲单元以及像素单元中的高速数据链路和低阈值比较器。通过这些改变，升级后的像素检测器将能够在高亮度和堆积所带来的增加的要求下保持或甚至提高当前检测器的效率。这些设计变化的影响，例如位置分辨率和电荷收集效率进行了详细研究，使用精密跟踪望远镜在DESY试验束设施。高望远镜跟踪分辨率使得即使在被测设备的单个像素单元内也可以精确研究跟踪效率、电荷共享和收集。该出版物重点介绍了新像素读出芯片的改进性能和功能，并总结了未辐照和辐照器件的测试光束活动结果。芯片设计的功能，其改进的充电阈值，重新设计的数据传输和缓冲方案已被验证。
2014-10-02 hep-ex physics.ins-det
Characterization of a high bandwidth readout chain for the CMS Phase-2 pixel upgrade
CMS合作正在为高亮度LHC建造一个新的内部跟踪像素探测器。每个像素读出芯片将由160 Mbps的单个串行输入流控制，并将通过四个电流模式逻辑（CML）1.28 Gbps输出发送数据。读出芯片将被分组在模块中，并通过长达1.6米的低质量电气链路连接到低功耗千兆收发器（lpGBT）和多功能链路加收发器（VTRx+）模块，以10 Gbps的速度将数据以光学方式发送到探测器外电子设备。这些组件和系统测试的读出链的表征。
2022-09-01 hep-ex physics.ins-det
Commissioning and Operation of the New CMS Phase-1 Pixel Detector
CMS像素探测器的第一阶段升级由四个桶层（BPix）和每个端盖（FPix）中的三个前向磁盘组成。它在1，856个模块中包含总共1.24亿像素通道，其设计可承受高达$2 \times 10^{34}\,$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的瞬时亮度。探测器的不同部分在去年组装完成，后来被带到CERN安装在CMS跟踪器内。在组装过程中的各个阶段，已经进行了测试，以确保读出和电力电子设备以及冷却系统符合设计规范。在对各个组件进行测试之后，在CMS内部安装之前进行了系统测试。除了审查这些测试，我们还介绍了使用中央CMS DAQ系统现场检测器的最终调试结果。最后，我们审查的结果，从最初的操作的探测器首先与宇宙射线，然后与pp碰撞。
2017-09-29 hep-ex physics.ins-det
Evaluation of HPK $n^+$-$p$ planar pixel sensors for the CMS Phase-2 upgrade
为了应对大型强子对撞机（HL-LHC）计划于2029年开始运行的高亮度升级的挑战性环境，CMS将更换其整个跟踪系统。对跟踪器的要求主要取决于10年的长运行时间，在最终性能方案中瞬时峰值亮度高达$7.5\times 10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$。取决于与相互作用点的径向距离，硅传感器将接收对应于高达$Φ_{\text{eq}} = 3.5\times 10^{16}$ cm $^{-2}$的非电离能量损失的粒子注量。本论文主要研究平面像素传感器的设计和性能，其通量可达$Φ_{\text{eq}} = 1.4\times 10^{16}$ cm $^{-2}$。为了开发适当的平面像素传感器，启动了R &D程序，其包括在150 mm（6“）晶片上的$n^+$-$p$传感器，该晶片具有150 $μm$的有效厚度，像素尺寸为$100\times 25$ $μm^2$和$50\times 50$ $μm^2$，由Hamamatsu制造。用ROC 4Sens和RD 53 A读出芯片制作了单芯片模块。用质子和中子进行辐照，以及在DESY进行了广泛的试验束活动。本文介绍了以ROC 4Sens读出芯片为主的各种组件的研究。它表明，多种设计满足击穿电压，漏电流和效率方面的要求。$50\times 50$ $μm^2$像素的单点分辨率测量为4.0 $μm$（对于未辐照的样品）…
2022-12-09 physics.ins-det
CMS pixel upgrade project
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机以7 TeV的质心能量完成了第一年的pp碰撞。虽然充分发挥其潜力的调试工作仍在进行中，但有计划在2016年后对其组件进行升级，使其瞬时亮度超过最初的设计值。CMS探测器最里面的部分，像素探测器，需要相应的升级。计划于2016年全面更换像素探测器。它不仅将解决本系统在较高数据速率下的限制，而且将积极地降低基准跟踪体积内的材料量，这将导致更好的跟踪和b标记性能。本文给出了该项目的概述，并阐明了动机和预期的改进检测器的性能。
2011-01-31 hep-ex physics.ins-det
Calibration of the CMS Pixel Detector at the Large Hadron Collider
紧凑型μ子螺线管（CMS）探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）重建高能粒子相互作用产物的两个通用探测器之一。硅像素探测器是CMS跟踪系统的最内部组件。它以高分辨率在三个点上确定来自相互作用区域的带电粒子的轨迹，从而能够在跟踪器中进行精确的动量和碰撞参量测量。像素探测器暴露于LHC中粒子碰撞产生的强烈电离辐射。这种辐射可能导致传感器的暂时或永久故障，并可能降低检测器的效率。我们已经制定了程序来纠正这些影响。在本文中，我们提出的故障类型和离线校准程序。我们还将在2012年展示探测器的效率和分辨率。
2015-06-14 hep-ex physics.ins-det
Mechanical Design and Material Budget of the CMS Barrel Pixel Detector
在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机上进行的紧凑型μ子螺线管实验包括一个硅像素探测器作为其最里面的组件。它的主要任务是精确重建主相互作用顶点附近的带电粒子。本文概述了桶形像素探测器的机械要求和设计选择。详细讨论了探测器中物质的分布及其在蒙特卡罗模拟中的描述。
2009-04-30 hep-ex physics.ins-det
CMS Pixel Detector Upgrade
目前的紧凑型μ子螺线管硅像素跟踪系统已被设计为峰值亮度为1034 cm-2s-1和总剂量对应于两年的大型强子对撞机（LHC）的操作。随着LHC预期亮度的稳步增加，一种具有四个桶层和三个端盖盘的新像素探测器正在设计中。我们将介绍设计的关键点：新的几何结构，它最大限度地减少了材料预算，增加了跟踪点，以及快速数字读出架构的开发，它确保了即使在高速率下的读出效率。新的像素检测器的跟踪和顶点的预期性能也得到解决。
2011-10-10 hep-ex physics.ins-det
Robust Pixel Gain Calibration with Limited Statistics
像素检测器通常显示百分之几的像素到像素增益变化，这导致降低的光谱性能。我们已经开发了一种校准方法，它依赖于互相关直方图的许多像素对，并获得大的相对位移集。这些随后用于计算绝对像素移位和相应的像素增益。我们证明，这种方法产生稳定的增益校准图的数量级少的统计比典型的方法所需的。最后，我们证明了该方法的准确性，通过比较获得良好的统计和单色辐射在同步加速器光束线的增益图。
2019-07-16 physics.ins-det
Energy calibration and resolution of the CMS electromagnetic calorimeter in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV
利用2010年和2011年LHC运行的质子-质子碰撞数据，在质量中心能量为7 TeV，积分亮度约为5毫微微电子能垒的条件下，对CMS探测器的电磁量热计（ECAL）进行了能量标定和分辨率测定。探测器操作的关键方面，如环境稳定性，对齐，和同步，提出。详细讨论了现场校准程序，包括在CMS探测器内部具有挑战性的辐射环境中维持校准。在ECAL桶的中心区域，Z玻色子衰变产生的电子的能量分辨率优于2%（对于赝快度abs（eta）<0.8），在其他地方为2-5%。125 GeV希格斯玻色子玻色子衰变产生的光子的能量分辨率在整个桶中从1.1%到2.6%变化，在端盖中从2.2%到5%变化。绝对能量的校准是从Z到e+e-衰变确定的，在桶中的精度为0.4%，在端盖中的精度为0.8%。
2013-10-04 hep-ex physics.ins-det
Study of the CMS Phase-1 Pixel Pilot Blade Reconstruction
紧凑型μ子螺线管（CMS）探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）中测量高能粒子相互作用产物的两种通用探测器之一。硅像素探测器是CMS跟踪系统的最内部组件。2009年至2016年期间运行的探测器现已于2017年初更换为升级版。在LHC之前的关闭期间，一个原型读出系统和第三个磁盘被插入到旧的前向像素探测器中，该探测器具有使用新的数字读出芯片构建的八个原型叶片。测试这些试验模块的性能使我们能够获得升级后的探测器的操作经验。在本文中，重建和分析的数据与新的模块，包括信息的重建软件的校准。还示出了命中发现效率和跟踪命中残差分布。
2018-04-02 hep-ex physics.ins-det
The Online Calibration, Operation, and Performance of the CMS Pixel Detector
CMS像素探测器由大约6600万个硅像素组成，其模拟信号由15，840个可编程读出芯片读出。随着LHC最近的启动，探测器现在正在收集用于精确顶点和寻轨的数据。在准备数据采集时，探测器的读出芯片及其支持的读出和控制电子设备进行了校准。将介绍自2008年夏季安装探测器以来进行的校准。这些校准集中在读出芯片的阈值和模拟响应的优化。还将讨论LHC早期运行期间探测器的操作。将描述定期执行的校准和处理大光束背景事件的读出的机制。
2011-01-10 hep-ex physics.ins-det
CMS Pixel Telescope Addition to T-980 Bent Crystal Collimation Experiment at the Tevatron
在Tevatron上完成了T-980弯晶准直实验的改进。改进是在Tevatron的真空密封束管内安装了一个像素望远镜。该望远镜由六个CMS PSI 46像素板组成，布置为水平和垂直平面的三个站，CAPTAN系统用于数据采集和控制。像素望远镜的目的是测量在各种条件下弯曲晶体产生的光束轮廓。射束管内的望远镜电子设备最初没有充分屏蔽通过射束的图像电流。设计并安装了一种新的屏蔽方法，解决了这个问题。本文介绍了所遇到的噪声问题和缓解技术，以及望远镜的一些初步结果。
2012-09-25 physics.acc-ph physics.ins-det
Study of the readout chip and silicon sensor degradation for the CMS pixel upgrade
混合硅像素探测器目前用于紧凑型μ子螺线管（CMS）实验的最内部跟踪系统。已经证明了大型强子对撞机（LHC）运行几年所能承受的辐射通量，尽管预计硅探测器靠近相互作用点的部分会出现一些退化。在大型强子对撞机升级阶段，硅像素探测器预计的剂量水平将高得多。为了面对这个方面，已经在硅传感器和读出芯片上执行了具有高于$\mathcal{O}(10^{15})$ n $_{\textrm{eq}}$ /cm $^2$的注量的专用辐照测试。在操作中的传感器和读出芯片的能量密度的函数的变化。的电荷收集效率进行了研究：部分恢复的检测器的效率，可以通过操作的检测器在一个受控的环境中，并在较高的偏置电压。
2011-10-06 hep-ex physics.ins-det
A low mass pixel detector upgrade for CMS
CMS像素探测器的设计峰值亮度为10^34cm-2s-1，总剂量相当于LHC运行2年，半径为4 cm。像素探测器的部分部件将不得不在2015年之前更换。探测器的性能将下降有两个原因：最内层的辐射损伤和计划增加的LHC峰值亮度的2-3倍。根据现有像素探测器的规划、建设和调试经验，我们计划在2015年对整个像素探测器进行升级。主要的重点是降低材料预算和增加更多的跟踪点。我们将介绍一种新的低质量像素系统的设计，包括4个桶层和3个端盖磁盘的每一边。该设计包括薄型探测器模块和使用CO2冷却的轻型机械支撑结构。此外，还作出了很大努力，将各部门的材料运出跟踪区域。
2010-01-22 hep-ex 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
Luminosity Calibration at the CMS Experiment
本文介绍 CMS 利用特殊 LHC 条件下的 van der Meer 扫描对亮度计进行绝对刻度，并评估束流分离与横向密度不可因子化等系统不确定性，从而校准完整取数期积分亮度。
2024-01-19 hep-ex physics.ins-det
Testbeam and Laboratory Characterization of CMS 3D Pixel Sensors
像素探测器是CMS中最内部的跟踪设备，重建相互作用顶点和带电粒子轨迹。位于像素探测器最内层的传感器必须升级，以实现高亮度LHC（HL-LHC）阶段预期的亮度增加10倍。作为平面传感器的可能替代品，3D硅技术由于其在高辐射通量后的良好性能而正在考虑中。在本文中，我们报告了不同电极配置的CMS 3D像素传感器的照射前和照射后测量。讨论了辐照对三维传感器的电学性能、电荷收集效率和位置分辨率的影响。还介绍了用于监控制造过程和研究体和表面特性的各种测试结构的测量，例如MOS电容器、平面和栅控二极管。
2014-04-30 hep-ex physics.ins-det
Simulation of the Dynamic Inefficiency of the CMS Pixel Detector
像素检测器是CMS跟踪器的最里面的部分。因此，它必须在粒子注量和辐射方面最恶劣的环境中占上风。有几种机制可能会降低检测器的效率。这些主要是由数据采集（DAQ）问题和/或单粒子翻转（SEU）引起的。任何剩余的效率损失被称为动态无效率。它是由读出芯片（ROC）内部的各种机制引起的，并且强烈依赖于数据占用。在2012年的数据中，在瞬时光度的高值下，效率低下达到2%（在最接近相互作用点的区域中），这是不可忽略的。在2015年，预计会有更高的瞬时光度，这将导致效率降低;因此需要理解和模拟这种效应。已经开发了一种数据驱动的方法来模拟动态低效率，这已被证明是成功地模拟的效果。
2015-01-22 hep-ex physics.ins-det
The Pixel Luminosity Telescope: A detector for luminosity measurement at CMS using silicon pixel sensors
本文介绍了一种用于 CMS 实验的硅像素亮度探测器，通过在 40 MHz 下统计三平面击中事件测量每束团瞬时亮度，并详细报告了其在 LHC Run 2 期间的运行性能及 Run 3 的准备情况。
2023-08-01 hep-ex physics.ins-det
The Apollo ATCA Design for the CMS Track Finder and the Pixel Readout at the HL-LHC
高亮度LHC的挑战性条件需要为触发和数据采集系统量身定制的硬件设计。阿波罗平台的特点是一个“服务模块”，带有一个功能强大的系统模块计算机，提供标准的ATCA通信和特定应用的“命令模块”，带有大型FPGA和高速光纤链路。CMS版本的阿波罗将用于寻轨器和像素读出。它具有多达两个大型FPGA和100多个光链路，速度高达25 Gb/s。我们仔细研究了电路板的设计和性能，使用定制的固件来测试功耗、散热和光链路完整性。本文介绍了这些性能测试的结果，设计更新和未来的计划。
2022-02-03 hep-ex physics.ins-det
CMS Phase-1 Pixel detector refurbishment during LS2 and readiness towards the LHC Run-3
CMS Phase-1像素探测器是在2019年LHC Run-2结束后从地下洞穴中提取的，并在2019-2021年的长期关闭期间（LS 2）保持低温以保护硅传感器。LHC现在正在为2022年开始的下一批数据做准备。第一阶段的像素探测器计划于今年安装，并正在进行一系列翻新和维修，以提高收集数据的质量并增强操作体验。最里面的桶层已经被新的模块所取代，并具有改进的读出芯片（TMS 600 v4），前端ASIC（TBM 10 d）和电路板，以纠正之前数据采集过程中发现的问题。前向像素探测器配备了新的冷却入口，以确保安全操作，并采用了经修订的高压配电方案，以更好地匹配低压粒度。所有的DC-DC转换器都已更换为新产品，包括改进的ASIC（FEAST2.3），以防止它们在运行期间损坏。总的来说，这次演讲将总结LS 2期间像素探测器的翻新工作，并强调安装和调试后对LHC Run-3的准备情况。
2022-07-21 hep-ex physics.ins-det
Improved Pixel-wise Calibration for Charge-Integrating Hybrid Pixel Detectors with Performance Validation
针对MÖNCH混合像素探测器，提出基于背面脉冲技术的逐像素增益与非线性校准方法，生成三维查找表映射响应，显著提升了能量与空间分辨率，并实现坏像素诊断与凸点键合良率估计。
2025-10-13 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
Timing Performance of the CMS High Granularity Calorimeter Prototype
本研究针对CMS HGCAL原型开展定时性能评估，经多步校准后利用20-300GeV正电子束测试，得到单通道60ps、高能全簇射优于20ps的定时分辨率，为其在HL-LHC的应用提供支撑。
2023-12-22 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
In-pixel automatic threshold calibration for the CMS Endcap Timing Layer readout chip
本文介绍了在高亮度LHC升级中CMS端盖定时层（ETL）的像素内自动阈值校准电路的实现和验证。ETL读出芯片（ETROC）的阈值需要定期校准，以减轻电路基线的变化。传统的方法需要通过缓慢的控制系统进行大量的通信，因此非常耗时。本文介绍了一种像素内的自动化方案，在操作时间和可用性的改进。在该方案中，使用一个采样累积电路来测量平均采样输出。应用二进制逐次逼近和线性组合扫描来找到等效基线。实际的校准过程已首先在FPGA固件中实现，并使用ETROC前端原型芯片（ETROC0）进行测试。校准电路已实现与三模冗余（TMR）和验证与单粒子效应（SEES）模拟。一个完整的校准过程持续35 ms，时钟为40 MHz。在最坏的情况下，动态和静态功耗估计分别为300 uW和10.4 uW。该电路设计采用65 CMOS技术实现，将集成到ETROC 2中，ETROC 2是ETROC的下一个迭代，具有16x16像素矩阵。
2021-09-03 hep-ex 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
Calibration of the CMS hadron calorimeters using proton-proton collision data at $\sqrt{s} =$ 13 TeV
本文介绍了在LHC上对CMS探测器的强子量热计系统进行刻度的方法。CMS实验的强子量能器是黄铜和闪烁体的采样量能器，并且是一个中心探测器和两个端盖的形式。这些量热计覆盖伪尖端$|η| <$ 3并位于螺线管磁体内部。位于电磁线圈外部的外部量热计覆盖$|η| <$ 1.26，钢和石英纤维切伦科夫前向量热计将覆盖范围扩展到$|η| <$ 5.19。量热计的初始校准是基于测试光束的结果，并通过使用放射源和激光来增强。使用在$\sqrt{s} =$ 7、8和13 TeV收集的质子-质子碰撞数据，以及在LHC射束不存在期间收集的宇宙射线μ子数据，大大改善了校准。目前的校准是使用2016年期间收集的早期13 TeV数据进行的，对应于35.9 fb $^{-1}$的积分亮度。通道的相互校准利用了能量沉积在方位角上的近似均匀性。中心量能器和端盖量能器的绝对能量标度是用孤立带电强子设定的。使用Z $\to$ ee数据设置前向量热计电磁部分的能量标度。外部量热计的能量标度已确定与测试束数据，并通过高横向动量射流的数据确认。在本文中，我们提出的校准方法和精度的细节。
2020-05-06 hep-ex 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
