Scenarios about the long-time damage of silicon as material and detectors operating beyond LHC collider conditions
对于新的强子对撞机LHC及其在光度和能量方面的一些更新，如SLHC和VLHC，硅探测器可能是一个重要的选择，特别是对于跟踪系统和量热法。本文的主要目标是分析在这些恶劣条件下，在连续辐射场中，大部分硅作为材料和硅探测器的预期长期退化。本文在作者以前建立的唯象模型的框架内讨论了硅在能量和光度升级的各种情况下的行为。不同的硅材料参数导致不同的技术被认为是评估什么材料更难辐射，从而可以最大限度地减少设备参数在连续长时间运行的条件下的退化。
2004-02-23 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Role of Oxygen and Carbon Impurities in the Radiation Resistance of Silicon Detectors
在作者以前开发的定量模型的框架下，研究了在复杂的辐射场（绕地球低轨道的质子宇宙场、大型强子对撞机和下一代超级LHC加速器）中，氧和碳杂质对探测器用硅中缺陷浓度的影响。从弹丸-硅相互作用和反冲能量在晶格中的重新分布开始计算初级缺陷的产生率。详细分析了复合缺陷的形成机理。考虑了空位-间隙湮没、间隙和空位向阱的迁移、双空位、空位和间隙杂质复合物的形成和分解。硅中存在的氧和碳杂质可以监控所有稳定缺陷的浓度，这是由于它们与空位和杂质的相互作用。研究了它们在VP、VO、V_2、V_2O、C_i、C_iO_i和C_iC_s等稳定缺陷形成和分解机制中的作用。模型预测可能是一个有用的线索，可以为新一代加速器的探测器，太空任务或工业应用获得更硬的材料。
2003-10-07 hep-ph physics.ins-det
Silicon Sensors implemented on p-type substrates for high radiation resistance applications
硅基微图案探测器是现代高能物理实验中必不可少的元件。成本效益和高抗辐射性是用于内跟踪装置的技术的两个重要要求。基于p型衬底的工艺对于这些应用具有非常强的吸引力。最近的成果和原型正在进行的努力进行审查。
2007-01-23 physics.ins-det
Influence of radiation damage on the absorption of near-infrared light in silicon
测量了波长在0 ~ $~$ cm $~μ$之间的光在硅中的吸收长度$~$。结果表明，由于辐照引起的缺陷，$λ_{abs}$随注量的增加而减小。本文给出了室温下$λ_{abs}$的辐射感生变化随波长和中子当量注量的唯象参数。$λ_{abs}$随辐照减少的观察结果通过对辐照硅条探测器的边缘TCT测量得到证实。利用测得的$λ_{abs}$的波长依赖性，确定了硅带隙随注量的变化。
2020-04-20 physics.ins-det
Calibration of X-Ray Source of a Powder Diffractometer and Radiation Test of Silicon Microstrip Detectors
本文介绍了一种基于快速闪烁计数器的粉末衍射仪X射线源焦面绝对通量的柔性标定装置。根据X射线管上的高电压，测得的通量在200 - 400 MHz的范围内，而通量的不确定度估计为5%。我们还将此校准应用于多通道硅微带X射线探测器的辐射硬度研究。
2020-08-26 physics.ins-det
Radiation hardness of diamond and silicon sensors compared
从实验和理论上比较了硅带电粒子传感器与单晶和多晶金刚石传感器的抗辐射能力。结果表明，对于Si和C-传感器，NIEL假设，即信号损失与非电离能量损失成正比，是一个很好的近似本数据。在入射质子和中子能量远高于0.1 GeV的辐射损伤是由非弹性截面为主，而在非相对论能量的弹性截面占主导地位。较小的非弹性核子-碳截面和轻的核碎片意味着在高能量下，金刚石比硅更难辐射，而在低于0.1 GeV的能量下，差异变得明显更小。
2007-05-01 physics.ins-det
Optimization of various isolation techniques to develop low noise, radiation hard double-sided silicon strip detectors for the CBM Silicon Tracking System
本文报道了双面硅微条探测器（DSSD）的设计优化，以减少等效噪声电荷（ENC），并最大限度地提高击穿电压和电荷收集效率。各种隔离技术进行了探讨，并进行了详细的比较研究，以优化检测器的性能。为了评价硅探测器的性能，已包括辐射损伤模型。在五年的预期CBM运行期间，预计中子注量为每年2 × 10 ^{13} n_{eq} cm $^{-2}$，中间阶段为热维护、冷维护和停堆。已经进行了瞬态模拟，以估计辐照探测器的电荷收集性能和模拟已与实验数据进行了验证。
2012-11-27 hep-ex physics.ins-det
Radiation damage studies of silicon photomultipliers for the CMS MIP Timing Detector
University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Nuclear Research（核物理研究所）
研究不同单元尺寸的Hamamatsu SiPM在反应堆中子辐照后的性能变化，分析击穿电压、信号幅度、暗电流和噪声等参数。
2026-06-08 physics.ins-det
Gamma Radiation Spectra of 1200 MeV Electrons in Thick Beryllium, Silicon, and Tungsten Single Crystals
测量了1200 MeV电子在1.2mm厚的铍、1.5mm和15.0mm厚的硅和1.18mm厚的钨单晶中沿晶轴的γ辐射谱。还测量了1.5mm厚硅单晶中γ辐射沿晶轴的谱角分布<100><110><111>。在这些测量的基础上，得到了高达6.97*10 ~（-6）sr的不同立体角的辐射谱。测量了15.0mm厚的硅单晶和3.0mm厚的钨单晶中能量为1200、600和300 MeV的电子的γ辐射谱。上述结果补充了先前获得的实验和理论数据，并可用于为辐射技术创建强伽马射线束源。
2018-01-09 physics.acc-ph physics.ins-det
Silicon Photo-Multiplier radiation hardness tests with a beam controlled neutron source
我们报告在弗拉斯卡蒂中子发生器上进行的硅光电倍增器，半导体光子探测器从雪崩光电二极管在硅衬底上的方阵建成的辐射硬度测试。来自不同制造商的几个样品已经接受了辐照，每平方厘米累积了7 × 10^10个1 MeV当量中子。探测器的性能在中子辐照过程中得到了记录，并且发现在积分通量达到每平方厘米10^8个1 MeV当量中子之后，探测器的性能就会逐渐变差。
2010-06-08 hep-ex physics.ins-det
Modeling of Radiation Damage Effects in Silicon Detectors at High Fluences HL-LHC with Sentaurus TCAD
在这项工作中，我们提出了一个增强的辐射损伤模型的基础上引入深层次的陷阱/复合中心，适合在非常高的注量（例如2.0x10E16 1 MeV当量中子/cm 2）的硅探测器的器件级数值模拟的应用。我们提出的模拟结果和实验数据之间的比较p型衬底结构在不同的操作条件（温度和偏置电压）的注量高达2.2x10E16中子/cm 2。模拟结果和实验测量之间的良好协议，促进应用此建模方案的优化下一个硅探测器在HL-LHC中使用。
2016-11-30 hep-ex physics.ins-det
Stability and photometric accuracy of CMOS image sensors in space: Radiation damage, surface charge and quantum confinement in silicon detectors
本文分析辐射引起的表面电荷变化对硅成像探测器稳定性和测光精度的影响，以评估对未来NASA任务（如宜居世界天文台）的启示。
2023-05-08 physics.ins-det
Simulations of Silicon Radiation Detectors for High Energy Physics Experiments
硅辐射探测器是当前和计划中的高能物理对撞机实验的一个组成部分。这些探测器的模拟对于决定操作配置、进行精确的数据分析和开发未来的探测器是必不可少的。在本白皮书中，我们简要回顾了现有的工具，并讨论了未来需要研究和开发的挑战，以便能够应对大型强子对撞机和未来强子对撞机（如FCC-hh和SPPC）的高亮度运行的可预见的极端辐射环境。
2022-12-29 hep-ex physics.ins-det
Study of the Radiation Hardness of Irradiated AToM Front-End Chips of the BaBar Silicon Vertex Tracker
用60Co源的光子和0.9GeV电子辐照BaBar硅顶点跟踪器的AToM芯片，研究了其抗辐照强度。放大器噪声的增加和增益的降低被测量为所施加的容性负载和吸收剂量的函数。采用不同的束流强度，研究了不同剂量率对AToM辐射损伤的影响。芯片的数字功能已经测试了高达5.5兆拉德的60 Co光子和9兆拉德的0.9 GeV电子的剂量。此外，在用电子的测试中已经观察到被照射通道的基座移位，但在用光子的照射中不存在。这种效应定性地再现了自2002年以来在安装的BaBar Silicon Vertex Tracker的前端电子设备中观察到的行为。在对芯片布局进行了一些调查之后，这种特殊的行为可能与AToM的一个明确识别的组件中的辐射损伤有关。辐射测试的结果，并用于推断安装的探测器在未来几年的性能和寿命。
2004-11-22 physics.ins-det
Silicon detectors: damage, modelling and expected long-time behaviour in physics experiments at ultra high energy
在这方面的贡献，材料的结构修改和设备的退化进行建模，并与实验数据进行比较，更多的结晶度，温度，晶体取向和氧浓度，考虑到存在的新的主要四重协调缺陷，除了空位和间隙。对下一代高能物理实验如LHC、SLHC、VLHC或ULHC中探测器在具体环境中的行为进行了一些估计。
2006-11-15 hep-ph physics.ins-det
Study of radiation damage induced by 12 keV X-rays in MOS structures built on high resistivity n-type silicon
欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）的成像实验要求硅像素传感器具有非凡的性能规格：剂量高达1千兆焦的12 keV光子、200 \times 200 \mum的每个像素高达10^5个12 keV光子、XFEL脉冲之间的时间间隔为220 ns。为了解决这些问题，特别是辐射损伤的问题，已经研究了SiO_2层和Si-SiO_2界面的性质，所述Si-SiO_2界面使用在高电阻率n型硅上制造的MOS电容器，所述MOS电容器被照射到10 kGy和1 GGy之间的X射线剂量。测量了不同频率下的电容/电导-电压（C/G-V）以及热介电弛豫电流（TDRC）。这些数据可以用依赖于辐射的氧化物电荷密度和三个主要的辐射诱导的硅带隙中的类高斯能量分布的界面态来描述。据发现，固定的氧化物电荷和三个界面状态的密度增加到约10 MGy的剂量值，然后饱和，甚至减少。C/G-V测量的形状和频率依赖性可以通过使用从TDRC测量中提取的参数的简单模型来定量描述。
2012-01-10 physics.ins-det
Radiation Damage in Silicon Detectors Caused by Hadronic and Electromagnetic Irradiation
该报告载有硅探测器受到高强度强子和电磁辐射后受到辐射损害的各个方面。它的重点是改进预见的LHC应用，采用氧化硅晶片在探测器处理（结果从CERN-RD 48）。第一篇文章介绍了强子损伤的最新研究进展。几个改进概述，特别是相对于与探测器存储在LHC维护期间的抗退火问题。在最后一节中概述了开放的问题，其中包括充分了解质子和中子引起的损伤之间的差异，过程相关的影响，改变辐射耐受性，除了氧含量和缺乏了解的基础上，损伤引起的点和集群缺陷的探测器性能的变化。除了浮区硅，到目前为止完全用于探测器的制造，直拉硅也进行了研究，并首次显示有希望的结果。其他三篇论文处理伽马引起的损害，包括也引入缺陷的处理步骤或固有的生长硅。然而，重点是在宽剂量范围内的伽马辐照后的测量。研究了探测器性能和缺陷特性的变化。对于第一次，它表明，在一个标准的过程中，氧化硅探测器承受的辐射剂量高达1梯度只有轻微的恶化。此外，它是第一次示出，在这种情况下，检测器的性能可以直接解释由损伤引起的点缺陷。这种1：1的相关性对于所有未来的缺陷工程工作都是非常有希望的。
2002-12-04 physics.ins-det
Annealing of radiation induced defects in silicon in a simplified phenomenological model
初级辐射引起的缺陷的浓度先前已估计考虑到两个明确的机制之间的主要相互作用的入射粒子和半导体晶格的原子核，和反冲能量之间的电离和位移的划分，在Lindhard理论的框架。主要的位移缺陷是空位和位错，它们在硅中基本上是不稳定的。它们通过迁移、复合、湮灭相互作用或产生其他缺陷。在目前的工作中，模拟的时间演化的缺陷的浓度由π介子在中，高电阻率硅探测器的辐照后。在某些近似下，表示时间演化过程的微分方程可以解耦。这样得到的理论方程解析求解在某些特定的情况下，与一个自由参数，为一个广泛的粒子注量和/或为一个广泛的能量范围内的入射粒子，对于不同的温度;相应的固定的解决方案也被提出。
2001-07-26 physics.ins-det
Radiation Hard 3D Silicon Pixel Sensors for use in the ATLAS Detector at the HL-LHC
高亮度LHC（HL-LHC）升级需要ATLAS探测器的计划内跟踪器（ITk）能够承受极高的辐射剂量。具体地，像素系统的最里面的部分将必须承受高于$1\times10^{16}$ $n_{eq}cm^{-2}$的辐射通量。与传统的平面像素传感器相比，新型3D硅像素传感器提供了优异的辐射耐受性，因此是ITk最内部部分的优秀候选者。本文介绍了三维像素传感器的像素大小$50 \times 50$ $μm^2$安装在RD 53 A原型读出芯片的研究。设计和制造步骤的描述之后，测试光束的结果，以及严重辐照的传感器。对于垂直入射通过的粒子，当偏置到80 $V$时，暴露于$1\times10^{16}$ $n_{eq}cm^{-2}$注量的传感器的平均效率达到96%以上。
2022-02-21 physics.ins-det
Study on degradation of VUV-sensitivity of MPPC for liquid xenon scintillation detector by radiation damage in MEG II experiment
针对MEG II实验液氙探测器中MPPC在高强度μ子束下的VUV灵敏度退化问题，研究发现辐射损伤集中于MPPC表面且热退火可使光子探测效率恢复，为相关探测器的辐射损伤评估与修复提供了依据。
2022-11-17 physics.ins-det
Silicon Sensors for Trackers at High-Luminosity Environment
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机加速器的计划升级，即大型强子对撞机的高光度（HL）阶段（预计2023年的HL-LHC），将导致比目前跟踪系统设计的更强烈的辐射环境。ALICE、ATLAS、CMS和LHCb实验中的全硅中央跟踪器所需的升级将包括更高的粒度和辐射硬传感器。新传感器的辐射硬度必须比LHC探测器高出大约一个数量级。为了解决这个问题，CERN RD 50合作项目“用于超高亮度对撞机的抗辐射半导体器件的开发”正在进行大规模的研发计划，以开发具有足够辐射耐受性的硅传感器。研究课题包括改进传感器材料的固有辐射耐受性和新颖的探测器设计，这些设计具有降低捕获概率（减薄和3D传感器）、最大化敏感区域（有源边缘传感器）和增强载流子生成（具有固有增益的传感器）等优点。本文将介绍几种探测器技术和硅材料在HL-LHC预期辐射水平下的测量和TCAD模拟的最新结果。
2015-03-12 hep-ex physics.ins-det
Prediction of Leakage Current and Depletion Voltage in Silicon Detectors under Extra-Terrestrial Radiation Conditions
硅探测是一种用于记录带电粒子通过的成熟技术。与此同时，它继续朝着提高辐射耐受性以及精度和适应性的方向发展。由于这些原因，它很可能仍然是与地外探索有关的探测系统的一个关键要素。硅传感器的漏电流和耗尽电压取决于传感器接收的积分通量，以及在辐照过程期间和之后的热历史。对于最小的假设屏蔽，因此粒子能谱，并使用已公布的数据火星地面温度，我们预测的漏电流密度和耗尽电压，作为时间的函数，硅传感器连续部署在火星表面的持续时间长达28地球年，几个传感器的几何形状和最坏情况下的温度情况。
2021-01-25 astro-ph.IM physics.ins-det physics.space-ph
Study of Silicon Pixel Sensors for Synchrotron Radiation Detection
混合像元单光子计数探测器已成功应用于同步辐射X射线探测中。本文研究了工作在全耗尽模式下的用于单光子探测的硅像素传感器。像素传感器制作在4英寸、N型、320μm厚的高电阻率硅晶片上。像素传感器具有p+-in-n结构，其具有变化的像素尺寸和间隙尺寸，包括保护环结构。之后，像素传感器被引线键合到ASIC电路上，并在同步加速器光束线（BSRF，1 W2 B）中测试X射线响应性能。通过S曲线扫描，我们可以得到能量分辨率和输入能量与等效发生器幅度之间的线性关系。我们制作的像素传感器具有良好的能量线性和高计数率取决于ASIC读出电路。我们通过引线键合获得了10 keV光子能量以上20%的能量分辨率。为了减小杂散电容，采用铟球键合传感器可以提高能量分辨率。
2015-04-15 physics.ins-det
Measurements and TCAD Simulations of Bulk and Surface Radiation Damage Effects in Silicon Detectors
在这项工作中，我们提出了一个辐射损伤模型的基础上引入深能级陷阱/复合中心适用于器件级数值模拟的辐射探测器在非常高的注量（例如，每平方厘米1 × 2 × 10^16 1-MeV当量中子）与表面损伤模型相结合，该模型是通过使用从γ辐照p-射线的测量中提取的实验参数开发的。类型专用测试结构。
2016-11-30 hep-ex physics.ins-det
Geant4 Simulation of a filtered X-ray Source for Radiation Damage Studies
Geant 4低能扩展已被用于模拟工业X射线管的X射线谱，该谱具有用于以受控方式去除谱的不确定低能部分的滤波器。与使用硅漂移探测器精确测量的X射线光谱的结果进行了比较。此外，本文展示了如何在硅和二氧化硅层的电子器件的不同剂量率可以推导出从模拟。
2012-05-09 physics.ins-det
Isothermal annealing of radiation defects in bulk material of diodes from 8" silicon wafers
针对LHC高亮度升级后辐射环境对探测器的挑战，研究了8英寸硅片二极管体材料的辐射损伤与等温退火行为，通过不同参数下的电学测量获取传感器特性。
2023-06-09 hep-ex physics.ins-det
Radiation damage on Silicon Photomultipliers from ionizing and non-ionizing radiation of low-earth orbit operations
本文通过质子与X射线辐照FBK生产的不同尺寸NUV-HD SiPM，并结合在线IV测量与辐照前后功能表征，识别最适合空间应用的耐辐射工艺和版图变体。
2024-05-12 physics.ins-det
Evaluation of Radiation Hardness of High-Voltage Silicon Vertical JFETs
在未来的ATLAS Inner Tracker中，每个硅条模块都将配备一个开关，能够在传感器出现故障时将高压电源与传感器分开。置于高压电源和传感器之间的开关需要在其断开状态下维持高电压，以便在接通状态下为传感器漏电流提供低电阻路径，并且辐射强度高达1.2e15 neq/cm 2，以及其他要求。虽然GAN JFET已被选为合适的抗辐射开关，但布鲁克海文国家实验室开发了硅垂直HV-JFET作为替代选择。预辐照结果表明，器件的功能和证明，硅HV-JFET满足预辐照开关的要求。为了评估辐照后的适用性，在Jozef Stefan研究所（JSI，斯洛文尼亚卢布尔雅那）对一些p型HV-JFET进行了中子辐照。本文报道了这些辐照器件的静态表征和TCAD数值模拟，用于深入了解辐照后行为的物理学。
2020-07-21 hep-ex physics.ins-det
Simulation of radiation damage effect on silicon detectors using RASER
Shandong Institute of Advanced Technology（山东高等技术研究院）；Jilin University（吉林大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院高能物理研究所）；Tsinghua University（清华大学）
本研究利用RASER模拟辐射对硅探测器的影响，通过HPTM模型预测其在长期高能物理实验中的电荷收集效率保持能力。
2025-04-29 hep-ex physics.ins-det
Radiation Hardness tests with neutron flux on different Silicon photomultiplier devices
抗辐射性是粒子物理实验中常见的高辐射环境对固态读出器件的重要要求。瑞士PSI的MEGII实验研究了禁戒衰变$μ^+ \to \mathrm{e}^+ γ$。利用世界上最强的μ介子束。沿束线和大厅本身产生的实验大厅中存在显著的非热中子通量（动能$E_k\geq 0.5 ~MeV$）。我们提出的中子通量的影响相比，MEGII的预期剂量的几个硅光电倍增管（SiPMs）。测试的型号为：AdvanSiD ASD-NUV 3S-P50（用于MEGII实验）、AdvanSiD ASD-NUV 3S-P40、AdvanSiD ASD-RGB 3S-P40、Hamamatsu和Excelitas C30742-33-050-X。中子源是位于意大利帕维亚大学的热亚临界倍增复合体（SM 1），用水进行减速。我们报道了SiPM最重要的电学参数：暗电流、暗脉冲频率、增益、直流偏置电阻随中子积分注量率的变化。
2017-06-23 physics.ins-det
Pixelated silicon detector for radiation beam profile measurements
一个像素化的硅探测器，最初开发的粒子物理实验，用于在水幻影的Co-60辐照器的光束轮廓测量。将射束轮廓与用精确电离室测量的轮廓进行比较。像素探测器和精确定位腔室相对轮廓的差异在约0.02以内，并且在使用像素探测器的蒙特卡罗模拟计算校正因子后，差异减小到几乎小于0.005。探测器的测量脉冲高度的能力被用来记录在水中的Co-60束的电子脉冲高度谱，结果与模拟吻合得很好。
2022-12-09 physics.ins-det physics.med-ph
Optimization of radiation hardness and charge collection of edgeless silicon pixel sensors for photon science
硅传感器的有源边缘技术的最新进展使得能够通过利用无边缘传感器来开发大面积平铺硅像素探测器，其中模块之间具有小死区。这种技术已经在一些代工厂成功生产基于ATLAS和Medipix的硅像素传感器中得到了证明。然而，无边缘传感器的缺点是电离辐射的辐射硬度差和边缘像素的不均匀电荷收集。在这项工作中，辐射硬度的无边传感器具有不同的极性已经使用Synopsys TCAD与X射线辐射损伤参数的实施进行了研究。结果表明，如果不存在传统的保护环，则当前设计中没有一个能够在辐照至约10 MGy的剂量后实现高击穿电压（通常< 30 V）。此外，电荷收集模型已被开发，并被用来计算收集的电荷的边缘像素的无边缘传感器时，与X射线照射。该模型考虑了像素传感器内部的电场分布、X射线的吸收、电子和空穴的漂移和扩散、电荷共享效应以及ASIC中的阈值设置。研究发现，边缘像素的电荷收集不均匀是由电场的强烈弯曲引起的，这种不均匀性与偏置电压、传感器厚度以及有源边缘到最后一个像素的距离（“边缘间距”）有关。特别地，靠近传感器的有效边缘的最后几个像素对低能量X射线（< 10 keV）不敏感，特别是对于具有较厚Si和较小边缘空间的传感器。模型计算的结果与实测结果进行了比较，两者吻合较好。该模型已被用于优化边缘设计。
2014-10-03 physics.ins-det
Study of p-type silicon MOS capacitors at HL-LHC radiation levels through cobalt-60 gamma source and TCAD simulation
在高亮度LHC（HL-LHC）时代，其实验中的设备将受到高中子和带电强子通量的辐射水平的增加，特别是在内部探测器中。CMS和ATLAS协作组正在进行中子和带电强子辐射试验的系统方案，以便对实验进行升级，以应对HL-LHC更高的光度以及相关的堆积事件和辐射通量的增加。在这项工作中，结果与$^{60}$钴- $γ$光子的互补辐射研究。这些剂量相当于两个大型LHC实验中硅跟踪器系统的外层将受到的剂量。本研究中的器件是浮区氧化p型MOS电容器。这些设备上的CV测量的结果呈现为一个特定的退火协议后的总吸收辐射剂量的函数。测量结果进行了比较与TCAD模拟的结果。
2021-03-04 hep-ex physics.ins-det
Combined Bulk and Surface Radiation Damage Effects at Very High Fluences in Silicon Detectors: Measurements and TCAD Simulations
在这项工作中，我们提出了一个新的组合TCAD辐射损伤建模方案，具有体积和表面辐射损伤效应，针对高亮度LHC硅探测器的分析。特别是，表面损伤模型已被开发，通过引入相关的参数（氮氧化物，NIT）提取的实验测量后，在剂量范围为10-500 Mrad（Si）的γ辐照后，对p型衬底测试结构进行。考虑碰撞电离和深能级截面变化的扩展体模型也被包括在内。通过将模拟结果与在非常高的注量（2 10^16 1 MeV当量n/cm^2）下进行的实验测量结果进行比较，该模型得到了验证，从而促进了TCAD方法在设计和优化未来HEP实验中使用的新一代硅探测器方面的应用。
2016-11-30 hep-ex physics.ins-det
Performance and Radiation Damage of the Heavy-Ion Silicon Beam Tracker in the BM@N Experiment
Joint Institute for Nuclear Research (JINR)（俄罗斯联合核研究所）
该研究针对BM@N实验的硅束流追踪器，利用¹²⁴Xe束流数据探究其性能与辐射损伤，发现提高偏置电压可恢复电荷收集效率，追踪效率仍接近99%，还重建了束流注量空间分布。
2026-10-14 physics.ins-det
Thin silicon strip detectors for beam monitoring in Micro-beam Radiation Therapy
微束放射治疗（MRT）是一种新兴的癌症治疗方法，目前正在法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射设施（ESRF）开发。该技术使用高度准直和分割的X射线束阵列，具有极高的剂量率和非常小的发散度，以受益于剂量体积效应，从而保护健康组织。在任何光束异常和系统故障的情况下，必须安装特殊的安全措施，例如需要连续监测光束强度分布的紧急安全快门。在3DMiMic项目中，开发了一种新型硅条探测器，可以解决MRT的特殊功能，例如极高的空间分辨率和剂量率，作为安全快门系统的一部分。第一个原型已经成功制造，并进行了旨在证明其适用于这种独特应用的实验。设计，制造和实验结果，以及任何确定的不足之处，为未来的优化报告和讨论在本文中。
2015-09-29 physics.ins-det
Silicon detectors for the LHC Phase-II upgrade and beyond. RD50 status report
预计LHC的亮度将显著增加，以获得最大的物理潜力。特别是预计在2023年进行的第二阶段升级将意味着前所未有的辐射水平，大大超出目前使用的硅跟踪器的限制。ATLAS、CMS和LHCb正在研究全硅中央跟踪器，最内层将采用极抗辐射的硅传感器。在RD 50协作中，一个大型的研发计划已经进行了十多年，跨越了实验边界，为HL-LHC跟踪器开发具有足够辐射耐受性的硅传感器。最近RD 50研究的关键领域包括新的传感器制造技术，如HV-CMOS，与通常在小晶圆上生产粒子探测器的高度专业化的代工厂相比，以极具竞争力的价格利用了半导体行业中CMOS工艺的广泛可用性。我们还寻求更深入地了解宏观传感器性能之间的联系，如辐射引起的漏电流，掺杂浓度和捕获的增加，和缺陷水平的微观性能。另一个重要的活动是开发先进的传感器类型，如3D硅探测器，旨在满足HL-LHC顶点层的极端辐射水平。另一个重点领域是LGAD领域，其中用于创建高场区域的专用倍增层内置于传感器中。LGAD的特点是在辐照后也具有高信号，并且与传统的硅探测器相比具有非常快的信号，这使它们成为HL-LHC中ATLAS和CMS定时层的理想候选者。我们将介绍如上所述的几种硅探测器技术的最新技术，以及对应于HL-LHC注量和部分超出的辐射水平。
2019-10-14 hep-ex physics.ins-det
Radiation tests of the Silicon Drift Detectors for LOFT
在为期三年的评估阶段的LOFT任务，候选人的M3发射机会的欧空局宇宙视野计划，我们估计和测量的硅漂移探测器（SDD）的卫星仪器的辐射损伤。特别是，我们用质子（能量为0.8和11兆电子伏）照射探测器，以研究漏电流的增加和位移损坏产生的电荷收集效率的变化，我们用超高速尘埃颗粒“轰击”探测器，以测量碎片撞击的影响。在本文中，我们描述的测量和讨论的LOFT任务的背景下的结果。
2014-08-27 astro-ph.IM physics.ins-det
Hydrogenated amorphous silicon detectors for particle detection, beam flux monitoring and dosimetry in high-dose radiation environment
氢化非晶硅（a-Si：H）具有显著的抗辐照性能，可以沉积在多种衬底上。自20世纪80年代中期以来，A-Si：H基粒子探测器已经被构建为平面p-i-n或肖特基二极管结构;这些探测器的厚度范围从1到50微米。然而，由于与高耗尽电压下的高漏电流相关的低S/N比和低电荷收集效率，使用平面结构的MIP检测一直存在问题。与平面结构相比，3D检测器架构的使用可以有益于减小电极间距离和增加检测器厚度以产生更大电荷的可能性。这种探测器可以用于未来的强子对撞机，因为它具有抗辐射性，也可以用于X射线成像。此外，可以利用在柔性材料（如kapton）上沉积a-Si：H的可能性来构建柔性和薄的束流测量探测器和X射线剂量计。
2020-02-25 physics.ins-det
Comparison of Silvaco and Synopsys TCAD Predictions Including the Perugia Radiation Damage Model in Silicon Pixel Detectors for the HL-LHC
University of Perugia（佩鲁贾大学）
研究比较了Silvaco和Synopsys TCAD在包含Perugia辐射损伤模型下的预测，评估辐射对硅像素探测器中电荷收集性能、漏电流和击穿电压的影响，以优化运行条件和跟踪算法的鲁棒性。
2026-08-21 hep-ex physics.ins-det
Lorentz angle measurements in irradiated silicon detectors between 77 K and 300 K
未来的实验将在高辐射环境和高磁场中使用硅探测器。通过将硅冷却到低于180 K的温度，可以提高硅的耐辐射性。在低温下，迁移率增加，这导致洛伦兹力引起的载流子的更大偏转。对于硅探测器的设计和操作，需要很好地了解洛仑兹角。我们目前的测量洛伦兹角之间的77 K和300 K的照射前后与21兆电子伏质子的初级束。
2000-07-18 physics.ins-det
Optical Response of Strained- and Unstrained-Silicon Cold-Electron Bolometers
我们描述了两个硅冷电子测辐射热计的光学特性，每个包括一个小的（$32 \times 14~\mathrm{μm}$）岛的简并掺杂硅与超导铝接触。辐射耦合到硅吸收体与双槽天线设计耦合到160 GHz的辐射通过硅透镜。第一个设备有一个高掺杂的硅吸收体，第二个有一个高掺杂的应变硅吸收体。使用一种新的方法，互相关的输出从两个平行的放大器，我们测量的$3.0 \times 10^{-16}$和$6.6 \times 10^{-17}~\mathrm{W\,Hz^{-1/2}}$的噪声等效功率的控制和应变设备，分别，当观察77-K辐射源的辐射时在应变器件的情况下，噪声等效功率受到光子噪声的限制。
2016-03-10 astro-ph.IM physics.ins-det
Electrical-modelling, design and simulation of cumulative radiation effects in semiconductor pixels detectors: prospects and limits
自从硅成为广泛使用的微/纳电子半导体材料以来，硅探测器已经得到普及。硅探测器用于粒子物理学以及基于像素的探测系统的成像。在过去的二十年里，大量的实验工作集中在电离和非电离辐射对硅像素的影响上。其中一些研究是在高光度粒子物理实验的框架内完成的，同时还进行了基本半导体器件的辐射硬度研究。在其最简单的形式中，半导体像素检测器简化为部分或全部耗尽的PIN或PN结构，或者在一些MOS和APD（雪崩光电二极管）结构中。体缺陷或表面缺陷对自由载流子的输运有很大的影响。我们提出了像素设计的指导方针，这将通过几个像素结构进行测试。这种设计方法将缺陷的性质包括在设计中。电特性简化为参数，这些参数可以引入标准模拟代码中以进行预测模拟。我们包括一个分析模型的缺陷退火来自等时退火实验。该方法可用于研究具有不同几何结构和不同半导体材料的像素探测器。其目的是为最终制造的探测器提供一种替代繁琐和广泛的辐射测试。这对于探测器的长期可靠性及其辐射耐受性是必要的。介绍了一种通用的像素设计方法，我们将展示如何将其用于硅（锗）像素的替代设计。
2014-11-19 physics.ins-det
In-situ Radiation Damage Study of Silicon Carbide Detectors Subjected to Clinical Proton Beams
Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences（玛丽塔·布劳粒子物理研究所，奥地利科学院）；Institute of Atomic and Subatomic Physics, TU Wien（维也纳工业大学原子与亚原子物理研究所）
研究硅碳探测器在临床质子束中的辐射损伤，通过原位测量确定供体移除率，为辐射耐候探测器技术提供定量基础。
2026-02-26 physics.ins-det
Performance and radiation damage mitigation strategy for silicon photomultipliers on LEO space missions
Université de Genève（日内瓦大学）；GSSI - Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所-格兰萨索国家实验室）
本研究针对近地轨道空间任务中硅光电倍增管的辐射损伤问题，提出了一种退火策略以提高其抗辐射性能和可靠性。
2026-02-02 hep-ex physics.ins-det
Beam tests of silicon pixel 3D-sensors developed at SINTEF
为了承受非常高的辐射剂量，正在开发具有3D电极几何形状的硅像素传感器。这类探测器对于诸如高亮度LHC中预期的苛刻辐射环境非常感兴趣，但也用于空间物理和医学应用。本文介绍了SINTEF研制的原型传感器，并给出了在CERN的π介子束中的测试结果。这些测试表明，这些3D传感器在5 V至15 V的偏置电压下表现出预期的全效率。
2018-08-05 physics.ins-det
Study of Silicon Photomultiplier Radiation Hardness with Proton Beam from the JULIC Cyclotron
在这项工作中，我们研究了硅光电倍增器（SiPM）光传感器的性能曝光后的JULIC回旋质子束，能量$\sim$ 39兆电子伏，相对于他们的性能曝光前。本研究中使用的SiPM器件显示出其行为的显著变化以及其击穿电压的向下偏移多达$\sim$ 0.4 $\pm$ 0.1 V。在暴露于$\sim$ 0.2 Gy的剂量后，对于所研究的SiPM似乎不再可能进行单光子测量（对应于$\sim$ $ϕ_{p}$的积分质子通量= 1.06 × 10 $^{8}$ p/cm $^{2}$）。暴露未对器械表面造成可见损坏。
2020-11-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Gamma dose rate monitoring using a Silicon Photomultiplier-based plastic scintillation detector
塑料闪烁探测器是一种高效、经济、可定制的解决方案，可用于核安全、环境辐射调查、放射性和核事故响应（RNe）以及辐射防护剂量测定等背景下的伽马辐射场评估。诸如硅光电倍增器二极管（SiPM）的固态光读出技术的特征在于低操作电压、机械鲁棒性、紧凑尺寸和快速脉冲上升时间。由于这些固有的优点，硅光电倍增器二极管已经在这些应用的很大一部分中逐步取代基于光电倍增管的伽马检测技术。在这项实验研究中，伽马能量校准和剂量率计算算法进行了讨论，并实施到基于SiPM的平板伽马探测器（FPG）开发的Arktis辐射探测器有限公司（苏黎世，瑞士）。FPG探测器已在RNe技术研究项目的框架内部署和研究，涉及其在无人驾驶航空器和地面车辆（如无人机和机器人）上的使用。这项工作的出发点是，终端用户需要在现场操作时进行准确可靠的剂量率评估，特别是在RNe响应的情况下。结果是在实验室测量获得的伽马剂量率精度使用放射性核素源发射在0.059 - 1.333兆电子伏的伽马能量范围内，相比理论剂量率计算。
2021-12-07 physics.ins-det
Radiation Damage Studies of Silicon Photomultipliers
我们报告的硅光电倍增器（SiPM）的辐射硬度的测量由布鲁诺凯斯勒基金会在意大利（1 mm $^2$和6.2 mm $^2$），透视技术和仪器中心在俄罗斯（1 mm $^2$和4.4 mm $^2$），日本滨松公司（1 mm $^2$）。在Massachusetts General Hospital使用212 MeV质子束照射SiPM，SiPM在工作电压下接收高达$3 \times 10^{10}$质子/cm $^2$的注量。在照射期间连续读取漏电流。周期性地暂停质子的递送以记录响应于校准光脉冲的示波器迹线，以监测SiPM的增益、光子检测效率和暗计数。漏电流和暗噪声随注量的增加而增加。Te漏电流被发现是成比例的噪声分布的均方差，表明暗计数是由于增加随机个别像素激活，而SiPM仍然完全功能的光子探测器。发现SiPM在室温下退火，在大约100天内漏电流减少了2倍。
2008-09-27 physics.ins-det
Radiation Tolerance Characterisation of an Indigenously Developed p-type Silicon Pad Sensor for Forward Calorimetry Applications
Variable Energy Cyclotron Centre（变能回旋加速器中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Jadavpur University（贾达普大学）；Bhabha Atomic Research Centre（巴哈原子研究中心）；Institute for Plasma Research（等离子体研究所）
该研究对国产p型硅垫传感器进行辐射耐受性表征，通过中子辐照不同注量，测量辐照后漏电流演变和量热响应，引入模型提取损伤常数并与参考值比较，验证制造过程，为国产传感器生产链鉴定提供基线。
2026-07-16 physics.ins-det
Analysis of radiation damage in silicon charge-coupled devices used for dark matter searches
晶体探测器中的核反冲会产生晶体缺陷形式的辐射损伤，这些缺陷可以在科学级CCD中测量，因为器件中温度升高会刺激泄漏电流的局部热点。在这一过程中，我们使用中子源产生DAMIC-M CCD中的缺陷，并使用在不同温度下漏电流的增加，我们演示了一个程序，用于识别晶体缺陷的DAMIC-M实验的CCD。这是第一次对核反冲产生的单个缺陷进行研究。该技术可用于区分某些能量范围内的核反冲和电子反冲，这将提高CCD探测器寻找弱相互作用暗物质的能力。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
Silicon sensors for the CMS HGCAL upgrade: Challenges, sensor design & electrical characterization
CMS探测器将进行重大改进，以面对LHC的积分亮度增加10倍，即所谓的高光度LHC，计划于2027年启动。这将包括CMS端盖区域的全新量热计，其应能够承受高达10 16 n $_{eq}$ /cm $^2$的注量。新的高粒度量热计（HGCAL）将具有前所未有的横向和纵向读数和触发分段，这将有助于粒子流方法重建电磁和强子粒子簇射及其能量。在低辐射地区，HGCAL将配备小型塑料闪烁体瓦片作为活性材料，与瓦片上的硅光电倍增器耦合。在高辐射区，由于其固有的辐射硬度，选择了硅。硅传感器将为六边形，具有120 μm、200 μm和300 μm三种标称厚度，针对不同辐射水平的区域进行了优化。将它们分割成数百个大小为0.5至1.1 cm $^2$的六边形细胞，每个细胞单独读取。目前正在开展一项全面的活动，以集中研究最佳的传感器设计选择和参数，如体掺杂、布局和生产方法。完整的电传感器表征的结果，提出了不同的传感器，连同第一个结果，从大面积硅传感器的辐照运动。
2020-03-31 hep-ex physics.ins-det
Radiation Induced Point and Cluster-Related Defects with Strong Impact to Damage Properties of Silicon Detectors
这项工作的重点是辐射引起的缺陷负责硅探测器的退化的调查。通过对60Co射线、6和15MeV电子、23GeV质子和1MeV等效反应堆中子辐照引起的缺陷的比较研究，发现点缺陷和团簇中心的存在对Si二极管的损伤特性有很大影响。基于缺陷分析的微观原因和它们对探测器性能的宏观后果之间的详细关系。特别是，它表明，暴露于高水平的60 Co剂量后的Si器件性能的变化可以完全理解的两个点缺陷的形成，都强烈依赖于在硅体中的氧浓度。强子辐照的特殊性是退火效应，退火效应分别降低。增加了最初观察到的损伤效应，如耗尽电压的变化所示。一组三个集群相关的缺陷，显示为深孔陷阱，被证明是负责具体的反向退火。它们的形成不受氧含量或Si生长过程的影响，这表明它们是位于扩展的无序区域内的多空位的复合物。
2009-09-24 hep-ex physics.ins-det
Investigation of radiation hardness of silicon semiconductor detectors under irradiation with fission products of 252Cf nuclide
研究了252 Cf裂变产物长时间辐照对硅锂Si（Li）p-i-n探测器、Si面垒探测器和Si平面p+n探测器工作参数的影响。结果表明，随着辐照剂量的增加，所有探测器的裂变碎片峰位置都向低能方向线性移动。发现峰位移的速率强烈地依赖于探测器类型和探测器活性区域中的电场的强度，但不依赖于照射温度（室温或液氮温度）。基于所获得的结果，被认为是在放射性核素中子校准源的调查类型的硅半导体探测器集成的可能性。
2023-01-13 nucl-ex physics.ins-det
