ATLAS silicon microstrip tracker: operation and performance
半导体跟踪器（SCT）是一种硅条探测器，是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ATLAS实验内部探测器中的关键精密跟踪设备之一。自2007年以来，已完成的SCT已安装在ATLAS实验洞穴内，并自那时以来一直在运行。定期采集校准数据并进行分析，以确定系统的性能。本文回顾了SCT的现状，包括2010年和2011年数据采集期的结果。我们报告的检测器的操作，包括概述服务，连接和观察到的问题。主要强调的是SCT与LHC在碰撞模式下的性能和单个电子元件的性能。
2011-10-10 physics.ins-det
Development of a Depleted Monolithic CMOS Sensor in a 150 nm CMOS Technology for the ATLAS Inner Tracker Upgrade
最近的研发重点是在耗尽区收集电荷的CMOS传感器，为CMOS传感器作为快速和辐射硬像素器件开辟了新的前景。这些传感器被标记为耗尽CMOS传感器（DMAPS），已经显示出有希望的性能，作为ATLAS内部跟踪器（ITk）升级的可行候选者，可能取代当前的无源传感器。开发DMAPS潜力的另一个步骤是研究在ATLAS ITk升级的外层配备全单片CMOS传感器的适用性。本文介绍了一个耗尽单片CMOS像素传感器的LFoundry 150 nm CMOS工艺设计的发展，重点是设计细节和模拟结果。
2016-11-03 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
Production Performance of the ATLAS Semiconductor Tracker Readout System
ATLAS半导体跟踪器（SCT）与像素和过渡辐射探测器一起将构成LHC ATLAS实验的跟踪系统。它将包括20000单面硅微带传感器组装背靠背成模块安装在四个同心桶和两个端盖探测器形成的九个磁盘。SCT模块的生产和测试已经完成，而宏观组装正在顺利进行。在概述SCT的布局和操作环境之后，将给出读出电子设计和操作要求的描述。质量控制程序和DAQ软件，以确保混合动力车和模块的电气功能将进行讨论。重点将放在端盖SCT模块组装和测试期间获得的电气性能结果上。
2006-06-30 physics.ins-det
A high resolution scintillating fiber tracker with SiPM readout
提出了一种新型的模块化高分辨率带电粒子跟踪探测器设计，该探测器采用直径为$250μm$的圆形扩散光纤和SiPM阵列进行读出。纤维模块由8层128根纤维组成，通过碳纤维/ Rohacell泡沫结构进行机械稳定。使用直径为$300μm$和两种类型的硅光电倍增器的双折射光纤的原型已于2006年10月下旬在欧洲核子研究中心的T9 PS束线上在$10GeV$质子束中进行了测试。我们提出了测量的空间分辨率，效率和信噪比为这种设置。这种跟踪器概念的优点是具有低材料预算的紧凑和模块化设计，并且取决于硅光电倍增管的质量，只有很少或没有冷却要求。
2007-03-15 physics.ins-det
Design of the readout electronics for the DAMPE Silicon Tracker detector
硅跟踪器（STK）是DAMPE卫星上用于测量高能宇宙线入射方向的探测器。它由6个X-Y双层硅微带探测器组成，具有73，728个读出通道。在恶劣的空间环境下，如何读出通道数据和处理海量数据是一个巨大的挑战。采用1152个专用集成电路（ASIC）和384个模数转换器（ADC）读出探测器通道。192个跟踪器前端混合（TFH）模块和8个相同的跟踪器读出板（TRB）模块被设计用于控制和数字化前端信号。本文将详细介绍STK读出电路的设计及其性能。
2016-06-16 astro-ph.IM 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
Optical Links for ATLAS Liquid Argon Calorimeter Front-end Electronics Readout
介绍了ATLAS液氩量热计的光学数据链。文中还讨论了垂直腔面发射激光器故障的现状、故障原因的最新搜索结果、搜索过程中的经验、光发射机可能的备份方案以及经验教训。
2022-02-11 physics.ins-det
Rad-hard vertical JFET switch for the HV-MUX system of the ATLAS upgrade Inner Tracker
这项工作提出了一种新的硅垂直JFET（V-JFET）器件，沟槽的3D探测器技术的基础上开发的IMB-CNM，被用作开关的ATLAS升级内部跟踪器的高压供电计划。通过2D和3D TCAD模拟来执行器件特性的优化。为了满足系统的具体要求，特别注意了导通电阻、关断电压和击穿电压。此外，一组参数值已被提取的模拟曲线，以实现SPICE模型的建议V-JFET晶体管。由于这些器件在整个实验寿命期间都将在非常高的辐射条件下工作，因此在论文的最后还介绍了辐射损伤效应和预期的器件性能退化的研究。
2015-11-02 physics.ins-det
Optical Readout in a Multi-Module System Test for the ATLAS Pixel Detector
欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机ATLAS实验的最里面部分将是一个像素探测器。探测器的命令信息和读出数据通过光学数据路径传输。读出链由许多在世界各地生产的组件组成，必须在像素探测器中协同工作。为了验证这些部件是否按预期一起工作，已进行了系统测试。本文介绍了系统测试设置和读出链的操作。此外，给出了使用最终像素探测器读出链的一些测试结果。
2005-10-27 physics.ins-det
Deployment of the readout electronics for the BESIII Cylindrical GEM Inner Tracker
北京谱仪（BESIII）是位于北京正负电子对撞机（BEPCII）的实验装置。最近批准的BESIII数据采集的十年延长促使BEPCII对撞机的升级计划，该实验和一些子探测器组成的光谱仪。目前的内部漂移室正在遭受老化，已经提出用基于圆柱形气体电子倍增器（CGEM）技术的检测器来代替它。CGEM内跟踪器（CGEM-IT）由三层同轴GEM组成。轻量级跟踪器旨在恢复效率并改善z确定和二次顶点位置重建，从而获得更好的性能和更长的使用寿命。研制了一种新型CGEM探测器读出系统，包括一种新的ASIC，称为TIGER（Torino Integrated GEM Electronics for Readout），用于放大和放大CGEM信号。TIGER输出的数据由第一个基于FPGA的模块GEM读出卡收集和处理，该模块负责配置和控制前端ASIC。第二个基于FPGA的模块GEM数据集中器（GEM DC）构建事件包并将其传输到BESIII数据采集系统。在这篇论文中，我将描述整个定制电子链设计的CGEM-IT，以达到预期的性能。我的工作的结构，连同在探测器上进行的测量的结果和与宇宙射线的检测和测试束下获得的数据的分析。
2021-11-16 physics.ins-det
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
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
Characterization of a depleted monolithic pixel sensors in 150 nm CMOS technology for the ATLAS Inner Tracker upgrade
介绍了一种采用LFoundry 150 nm CMOS工艺制造的耗尽型单片有源像素传感器（DMAPS）原型。DMAPS利用现代CMOS技术的高电压和/或高电阻率内含物来实现感测体积中的实质耗尽。所描述的设备名为LF-Monopix，旨在证明一个完全单片传感器的概念，该传感器能够在2025年为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）升级的ATLAS内部跟踪器的外层环境中运行。与目前使用的混合设计相比，这种类型的装置具有较低的生产成本和较低的材料预算。在这项工作中，芯片架构将被描述之后的不同的前置放大器和前置放大器的风味与外部注入信号和铁源（5.9keV的X射线）的特性。
2018-06-12 physics.ins-det
TPC Performance in Magnetic Fields with GEM and Pad Readout
一种新型的带电粒子跟踪装置，一个高精度的时间投影室与气体电子倍增器和垫读出，是一个领先的候选人作为中央跟踪器的实验在国际直线对撞机。为了表征这样的系统的性能，一个小TPC已在磁场内运行，测量宇宙射线和激光轨迹。良好的跟踪分辨率和两个粒子的分离，足够的大规模ILC中央跟踪器，实现。
2005-09-07 physics.ins-det
Simulation for the ATLAS Upgrade Strip Tracker
ATLAS正在作出广泛的努力，为大型强子对撞机（HL-LHC）的高光度操作准备探测器升级，该操作将在大约10年内开始运行。当前的ATLAS内部探测器将被全硅跟踪器（包括内部像素跟踪器和外部条带跟踪器）取代。目前用于新硅跟踪器的软件广泛继承了用于LHC Run-1和Run-2的软件，但已经进行了许多新的开发，以更好地满足未来的探测器和操作要求。其中一个特别突出的方面是带钢跟踪器的模拟软件。可用的几何描述软件（包括所有敏感元件、服务等的详细描述）不允许对计划的探测器设计进行精确建模。正在考虑一系列用于带钢跟踪器的传感器/布局，必须在详细的模拟中进行研究，以评估性能并确定满足要求。为此，需要从仿真软件高度灵活的几何构造。一个新的基于XML的检测器描述框架已经开发出来，以满足上述挑战。我们将介绍该框架的设计及其验证结果。
2017-10-14 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
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
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
Characterization and quality control test of a gigabit cable receiver ASIC (GBCR2) for the ATLAS Inner Tracker Detector upgrade
我们提出了一个千兆电缆接收器ASIC原型，GBCR 2，ATLAS内部跟踪器像素检测器升级的表征和质量控制测试。GBCR 2通过6 m Twinax AWG 34电缆对从RD 53 B到lpGBT的上行链路电信号进行均衡和重新定时。GBCR 2还通过从lpGBT到RD 53 B的相同电连接预加重下行链路命令信号。GBCR 2有七个上行链路信道，每个信道的速率为1.28 Gbps，两个下行链路信道，每个信道的速率为160 Mbps。原型是在65 nm CMOS工艺制造。GBCR 2的特性已经被证明，输出信号的总抖动在非重定时模式下为129.1 ps（峰-峰），在重定时模式下为79.3 ps（峰-峰），并且满足lpGBT的要求。所有上行链路信道的总功耗在非重定时模式下为87.0 mW，在重定时模式下为101.4 mW，低于174 mW的规范。两个下行链路信道的功耗小于53 mW。提出了一种质量控制测试程序，并对169个原型芯片进行了测试。产率约为97.0%。
2021-08-06 physics.ins-det
Planar Pixel Sensors for the ATLAS tracker upgrade at HL-LHC
ATLAS平面像素传感器研发项目是17个研究所和80多名科学家的合作项目。他们的目标是探索高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）跟踪器升级的平面像素传感器的操作。本文总结了n-in-n和n-in-p像素传感器与ATLAS FE-I3和FE-I4读出芯片凸点键合的辐射研究成果。摘要包括放射源测试结果和从测试束测量中提取的跟踪效率。${2\cdot10^{16}} \text{n}_{\text{eq}}\text{cm}^{-2}$和${1\cdot10^{16}} \text{n}_{\text{eq}}\text{cm}^{-2}$（$1 \text{MeV}$中子当量）辐照的n-in-n和n-in-p模块的分析结果证实了平面像素传感器的操作用于未来应用。
2012-06-15 hep-ex physics.ins-det
Construction of the new silicon microstrips tracker for the Phase-II ATLAS detector
在未来十年内，大型强子对撞机将升级为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC），导致积分亮度增加十倍。为了承受HL-LHC更苛刻的辐射和占用条件，ATLAS探测器的内部跟踪器必须完全重新设计和重建。ATLAS升级内部跟踪器（ITk）的设计已经确定。它由几层硅粒子探测器组成。最内层将由硅像素传感器组成，外层将由硅微带传感器组成。本文将重点介绍ITk条带社区在条带模块以及板条和花瓣结构的组装和测试方面进行的最新研究和开发活动。
2018-04-28 hep-ex physics.ins-det
A 1 mm Scintillating Fibre Tracker Readout by a Multi-anode Photomultiplier
本文介绍了一个原型粒子跟踪探测器与1毫米的塑料纤维与64通道Hamamatsu H8500平板多阳极光电倍增管读数。来自11个充气漂移管阵列的宇宙射线轨迹与光纤中的信号相匹配，以测量光纤跟踪器中重建轨迹的分辨率和效率。还开发了GEANT4探测器模拟，以将宇宙射线数据与MC结果进行比较，并在说明中进行了讨论。使用在这个实验装置中测得的参数，修改后的光纤跟踪器的设计，建议在未来的原型，以提高分辨率和效率，以满足现代检测器的规格。
2011-07-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Test beam measurements and computer simulations of the ATLAS ITk R2 silicon strip detector
本文针对ATLAS ITk R2端盖条形模块进行电子束测量，评估其在垂直与倾斜入射下的性能，并利用Allpix-Squared框架进行模拟，通过实验对比验证了模块在高亮度LHC极端条件下的可靠性。
2025-07-14 physics.ins-det
Performance and operation experience of the Atlas Semiconductor Tracker
我们报告的操作和性能的ATLAS半导体跟踪器（SCT），这已经在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的高亮度，高辐射环境中运行了3年。我们还报告了几个改进的SCT预见到高能量运行的LHC。我们发现SCT模块的$99.3\%$是可操作的，噪声占用和命中效率超过设计规格;对准非常接近理想，允许在线轨道重建和不变质量确定。我们将报告检测器的操作和性能，包括所遇到问题的概述。我们观察到一个显着增加，由于非电离辐射的散装损坏的泄漏电流，并与预测进行比较。
2014-02-26 hep-ex physics.ins-det
Silicon strip prototypes for the Phase-II upgrade of the ATLAS tracker for the HL-LHC
本文介绍了大型强子对撞机（LHC）二期升级的ATLAS探测器硅条跟踪器的集成结构，也被称为高亮度LHC（HL-LHC）。在这个建议的检测器硅带传感器被安排在高度模块化的结构，称为“板条”和“花瓣”。本文介绍了性能的结果，从最新的原型冷却壁在伯克利分校建成。这种新的双面原型由一个专门的核心结构组成，其中一个无屏蔽总线带嵌入在碳纤维铺层之间。详细讨论了原型的详细描述及其电气性能。
2013-10-01 hep-ex physics.ins-det
Development of a Test System for Data Links of the ATLAS Inner Tracker (ITk) Upgrade Silicon Pixel Detector
针对ATLAS ITk升级的约2.6万条1.28Gb/s高速电链路，本文开发基于FPGA的DAQ测试系统，支持64通道并行BER测试与虚拟眼图，并通过校准及原型、预生产组件测试验证其链路质量认证能力。
2025-03-14 hep-ex physics.ins-det
An sTGC Prototype Readout System for ATLAS New-Small-Wheel Upgrade
本文介绍了一种用于ATLAS新小轮升级的主要探测器技术之一的小条薄间隙室（sTGC）样机的读出系统。这个读出系统的目的是测试一个全尺寸的sTGC四联体与宇宙μ子触发。
2018-06-23 hep-ex physics.ins-det
A Method to check the Connectivity for the ATLAS TRT Detector
我们报告的技术开发诊断非工作读出通道的过渡辐射跟踪器（TRT），三个内部探测器的ATLAS实验之一。从一个详细的研究，我们表明，99.6%的TRT端盖探测器的读出通道是完美的操作。
2005-10-14 physics.ins-det
The design and test results of A Giga-Bit Cable Receiver (GBCR) for the ATLAS Inner Tracker Pixel Detector
本文介绍了一个千兆电缆接收ASIC称为GBCR的HL-LHC升级的ATLAS内部跟踪器（ITk）像素探测器的设计和测试结果。三个原型（GBCR 1，GBCR 2和GBCR 3）已设计在CERN确定的65 nm CMOS技术。GBCR通过最长1米的柔性电缆和最长5米的Twinax电缆从前端读出芯片RD53B接收7个（GBCR 2）或6个（GBCR 3）通道（RX），每个通道的速率为1.28 Gbps，并将均衡和重新定时的信号发送到lpGBT。GBCR 2和GBCR 3 ASIC都有两个传输通道（TX），可以在通过相同的电缆将来自lpGBT的信号发送到RD53 B之前对其进行预加重。在400 MeV质子束中，GBCR 2的任何测试通道中都没有观察到单粒子翻转（SEU）。用于未来HL-LHC应用的外推比特差错率低于8 * 10 ^（-16），显著低于指定的BER标准。GBCR 3旨在通过将三重模块冗余（TMR）技术应用于所有RX通道来提高对单粒子翻转的抗扰度。来自GBCR 3的重定时信号的总抖动小于来自GBCR 2的信号（35 ps vs 79 ps）。GBCR 3的每个接收器通道消耗的功率比GBCR 2的多75%。
2023-01-31 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
A Scintillating Fiber Tracker With SiPM Readout
我们提出了一个原型的第一个跟踪探测器组成的250微米薄的光纤和硅光电倍增器（SiPM）阵列。该探测器采用模块化设计，每个模块由两个100微米薄碳纤维蒙皮之间的10 mm Rohacell泡沫机械支撑结构组成。支撑结构的顶部和底部都粘有五层增强纤维。具有250微米的通道间距的SiPM阵列被放置在光纤前面。我们展示了使用Bicron BCF-20和Kuraray SCSF-81 M型多包光纤的第一个模块原型的结果，这些光纤由FBK-irst/INFN Perugia的新型32通道SiPM阵列以及Hamamatsu生产的32通道SiPM阵列读出。空间分辨率为88微米± 6微米，平均探测光子数为10个/最小电离粒子。
2008-12-02 physics.ins-det
The Alignment of the ATLAS Silicon Tracker
跟踪探测器的对准对于LHC的物理计划至关重要，特别是对于像W质量这样的精确测量。ATLAS硅跟踪探测器与总共5832个模块的对准构成了前所未有的挑战。在这张海报中，将涵盖ATLAS的两种基于轨迹的对齐算法：基于chi^2最小化的全局chi^2算法，以及基于中心残差分布的鲁棒对齐算法。在分钟和小时的时间尺度上，硅跟踪探测器的几何形状可以用频率扫描干涉测量系统来监测。还将对该系统进行概述。
2008-08-01 hep-ex 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
Development of depleted monolithic pixel sensors in 150 nm CMOS technology for the ATLAS Inner Tracker upgrade
本工作提出了一个耗尽单片有源像素传感器（DMAPS）的原型LFoundry 150 nm CMOS工艺制造。所描述的设备，名为LF-Monopix，被设计为一个完全单片传感器的概念证明，该传感器能够在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的ATLAS内部跟踪器升级的外层环境中运行。与目前使用的混合设计相比，在检测器模块中实现这样的设备将导致更低的生产成本和更低的材料预算。在本文中，芯片架构将被描述其次是模拟和测量结果。
2017-11-15 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS Fast TracKer system
ATLAS Fast TracKer（FTK）采用基于关联存储器（AM）芯片的模式识别技术，配合高速现场可编程门阵列，为ATLAS高级触发器提供全跟踪功能。FTK发现的轨迹是基于像素和硅微带跟踪器的所有模块的输入。描述了FTK系统和组件，以及在ATLAS数据采集系统中运行时用于控制它们的在线软件。文中还介绍了FTK的硬件仿真和AM模式库的优化。包括对具有大碰撞参量值的长寿命颗粒的优化。FTK系统的数据回放设施，允许FTK在运行2和运行3的LHC之间的关机期间进行调试的测试报告。将覆盖探测器的有限$η$ - $ϕ$区域的FTK系统的一部分得到的轨迹与FTK模拟的输出进行比较。结果表明，FTK性能与仿真结果吻合较好。
2021-07-06 hep-ex physics.ins-det
Performance of Particle Identification with the ATLAS Transition Radiation Tracker
ATLAS过渡辐射跟踪器（TRT）是欧洲核子研究中心大型强子对撞机ATLAS内部探测器的三个子系统中最外面的一个。除了跟踪能力外，TRT还通过探测跃迁辐射X射线光子提供粒子识别（PID）能力。后者的功能提供了大量的电子和强子之间的鉴别力的动量范围从1到200 GeV。此外，与高比能沉积（dE/dx）相关的信号时间长度的增强的测量可用于识别高度电离的粒子，从而增加低动量下的电子识别能力并提高搜索新物理的灵敏度。本演讲介绍了TRT PID在2010年初7 TeV数据采集期间的调试。在2010年和2011年的表现证明TRT的能力，以确定电子，补充量热计为基础的识别方法，也将显示。
2011-09-27 hep-ex 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
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
Design and Performance of a Monolithic Plastic Scintillator Tracker with Embedded Scatterers
Kyoto University（京都大学）；Yokohama National University（横滨国立大学）；Tohoku University（东北大学）
提出一种基于单片塑料闪烁体板、嵌入散射体和波长移位光纤读出的新型闪烁体跟踪器概念，通过束流测试验证了位置重建原理，实现了近100%探测效率和亚毫米级位置分辨率。
2026-06-26 physics.ins-det
Operation and readout of the CGEM Inner Tracker
最近批准的BESIII实验（IHEP，北京）的十年延期激励了加速器和探测器的升级计划。特别是，目前的内部漂移室正在遭受老化，建议用基于圆柱形GEM技术的探测器取代它。CGEM内部跟踪器（CGEM-IT）由三层同轴GEM组成。该跟踪器有望恢复效率，改善z确定和二次顶点位置重建，在xy平面内的空间分辨率为130 μ m，沿光束方向优于300 μ m。开发了专用的读出系统。来自检测条的信号由TIGER处理，TIGER是一种定制的64通道ASIC，通过高达约50 fC的全数字输出提供模拟电荷读出，抖动小于3 ns。TIGER在无触发器模式下连续地将超过阈值的数据流传输到基于FPGA的读出模块，称为GEM读出卡，该读出卡通过在触发器到达时构建事件数据包来组织传入数据。自2020年1月起，三层中的两层在北京运行，由远程控制。由于流行病的形势，整合活动一直在小规模的原型上继续进行。最近，欧洲核子研究中心（CERN）用最终的电子学配置进行了测试束。在本报告中，将介绍CGEM-IT项目的总体状况，特别关注测试束数据采集的结果。
2022-05-23 hep-ex physics.ins-det
Operation and performance of the ATLAS semiconductor tracker in LHC Run 2
半导体跟踪器（SCT）是ATLAS探测器中的带电粒子跟踪系统之一。它由4088个硅条传感器模块组成。在运行2（2015 $-$ 2018）期间，大型强子对撞机以13 TeV的质心$pp$碰撞能量向ATLAS实验提供了156 fb $^{-1}$的积分亮度。瞬时亮度和堆积条件远远超过SCT探测器最初设计时的假设。由于数据采集系统的改进，SCT在整个运行2中稳定运行。它可用于99.9%的积分亮度，并实现了99.85%的数据质量效率。详细研究了SCT组件的漏电流和全耗尽电压的演变，并以此研究辐射损伤对组件的影响。
2022-01-20 hep-ex physics.ins-det
The Monopix chips: Depleted monolithic active pixel sensors with a column-drain read-out architecture for the ATLAS Inner Tracker upgrade
设计并测试了两种完全同步列漏读出结构的耗尽型单片CMOS有源像素传感器（DMAPS）原型：LF-Monopix和TJ-Monopix。这些芯片是研发工作的一部分，旨在为HL-LHC ATLAS内部跟踪器适当实现CMOS DMAPS。LF-Monopix采用150 nm CMOS工艺在高阻衬底（>2 k $Ω\,$ cm）上开发，而TJ-Monopix采用改进的180 nm CMOS工艺制造，具有1 k $Ω\,$ cm外延层用于耗尽。这些芯片在其前端设计、偏置方案、像素间距、收集电极相对于像素尺寸的尺寸（分别为大电极设计和小电极设计）以及读出电子器件在这种电极内的放置方面不同。在减薄至100 $\mathrmμ$ μ m并在LF-Monopix中进行额外的背面处理以实现总体积耗尽之后，两个芯片都可以运行。在这项工作中的结果包括测量其泄漏电流，噪声，阈值色散，响应最小电离粒子和效率在测试束运动。此外，中子辐照后的测量结果与剂量的$1\times10^{15}\,\mathrm{n_{eq} / cm}^{2}$和其对未来设计的影响进行了讨论。
2019-04-25 physics.ins-det
A High-resolution Scintillating Fiber Tracker With Silicon Photomultiplier Array Readout
我们提出了一个跟踪检测器的原型模块组成的多层0.25毫米直径的放大纤维，读出的线性阵列的硅光电倍增器。该模块的生产过程进行了描述和测量的光纤和读出设备的关键属性显示。五个模块已经受到了12 GeV/c质子/π介子测试束在欧洲核子研究中心。空间分辨率为0.05毫米，光产量超过20个检测到的光子每最小电离粒子已实现，在跟踪效率超过98.5%。进一步提高空间分辨率的可能的技术进行了讨论。
2010-11-01 hep-ex physics.ins-det
First tracking performance results from the ATLAS Fast TracKer
大型强子对撞机的粒子物理学家通过将高能质子束碰撞在一起并观察碰撞的衰变产物来研究亚原子长度尺度下物质的性质。ATLAS是重建相互作用的两个通用探测器之一，作为广泛物理目标的一部分，测量希格斯玻色子的产生并寻找奇异的新现象，包括超对称性、时空的额外维度和暗物质。使用基于硬件和软件的触发器选择有趣的碰撞事件是一个主要挑战，随着未来数据中亮度的增加，这将变得更加困难。ATLAS Fast TracKer（FTK）是一种定制的电子系统，可对带电粒子进行基于硬件的快速跟踪，用于触发决策。2018年，使用质子-质子碰撞安装并调试了覆盖ATLAS探测器部分的两个FTK“Slices”，为运行3中的物理数据采集做准备。给出了FTK跟踪算法的寻轨和航迹拟合策略以及FTK切片的跟踪性能。讨论了在未来数据中应对变化的波束点和其他条件的策略。还提出了一种用于触发长寿命粒子的位移轨道的策略。
2019-11-18 hep-ex physics.ins-det
Testing the limits of ITkPixV2: the ATLAS inner tracker pixel detector readout chip
针对HL-LHC的ATLAS二期内跟踪器升级，本文首次在全设计要求极限下测试其最终量产读出芯片ITkPixV2，重点测量了活动诱导电流随击中率的变化，验证芯片在高亮度环境下的性能。
2025-04-19 hep-ex physics.ins-det
Expected Tracking Performance of the ATLAS Inner Tracker at the High-Luminosity LHC
为应对高亮度LHC每次束团交叉200次质子相互作用的挑战，ATLAS合作组将用全硅ITk替换现有内部探测器，适配软件实现高亮度下先进径迹重建，本文介绍其基于最新进展的预期性能。
2025-02-24 hep-ex physics.ins-det
Studies of irradiated AMS H35 CMOS detectors for the ATLAS tracker upgrade
基于HV-CMOS技术的硅探测器正在被研究作为高亮度LHC的ATLAS像素探测器外层的可能候选者。在此框架下，H35 Demo ASIC采用350 nm AMS技术（H35）生产。H35 Demo芯片具有大面积（$18.49 \times 24.40 \, \mathrm{mm^2}$），包括四种不同的像素矩阵和三种测试结构。本文利用边缘TCT技术研究了测试结构的抗辐射性能，特别是耗尽区随注量的变化。从不同的衬底电阻率的芯片上的测试结构的测量显示为非辐照和辐照器件高达$2 \cdot 10^{15} \, \mathrm{1\,MeV\, n_{eq} / cm^{2}}$的累积能量密度。
2017-01-09 hep-ex physics.ins-det
Hardware-based Tracking at Trigger Level for ATLAS: The Fast TracKer (FTK) Project
物理碰撞在13 TeV预计在LHC与平均40-50质子碰撞每束交叉在标称条件下。触发级跟踪是在高堆积条件下控制速率同时保持相关物理过程的良好效率的重要工具。Fast TracKer是ATLAS探测器触发器升级的组成部分。对于通过1级触发器的每个事件（最大速率为100 kHz），FTK从硅探测器的所有通道接收数据，为高电平触发器提供跟踪信息，以确保选择对堆积具有鲁棒性。FTK执行基于硬件的轨道重建，使用基于使用定制芯片的关联存储器，设计用于以非常高的速度执行模式匹配。它在低分辨率（道路）下找到候选轨迹，这些轨迹是FPGA完成的全分辨率轨迹拟合的种子。将介绍FTK系统的概述，重点是模式匹配过程。此外，预期的性能和ATLAS触发系统内的FTK集成将进行讨论。
2015-12-17 hep-ex 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
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
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
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
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
