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
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
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
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
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
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
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
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
Development of Edgeless Silicon Pixel Sensors on p-type substrate for the ATLAS High-Luminosity Upgrade
鉴于LHC的高亮度阶段（HL-LHC）升级，ATLAS实验计划用全硅系统取代内部探测器。n-in-p块体技术代表了大多数层的模块的有效解决方案，考虑到该选项的显著抗辐射性和降低的成本。仪表外层所需的大面积将需要平铺传感器，每个传感器边界处的低效区域需要减小到最小尺寸的解决方案。本文报道了ATLAS LPNHE巴黎集团和FBK Trento的一个联合研发项目，该项目基于FTK提供的深沟槽工艺，设计了一种新型的n-in-p无边平面像素。
2013-10-21 physics.ins-det
The High Luminosity LHC (HL-LHC) upgrade requires the planned Inner Tracker (ITk) of the ATLAS detector to tolerate extremely high radiation doses. Specifically, the innermost parts of the pixel system will have to withstand radiation fluences above $1\times10^{16}$ $n_{eq}cm^{-2}$. Novel 3D silicon pixel sensors offer a superior radiation tolerance compared to conventional planar pixel sensors, and are thus excellent candidates for the innermost parts of the ITk. This paper presents studies of 3D pixel sensors with pixel size $50 \times 50$ $μm^2$ mounted on the RD53A prototype readout chip. …
2022-02-21 physics.ins-det
BDAQ53 is a readout system and verification framework for hybrid pixel detector readout chips of the RD53 family. These chips are designed for the upgrade of the inner tracking detectors of the ATLAS and CMS experiments. BDAQ53 is used in applications where versatility and rapid customization are required, such as in laboratory testing environments, test beam campaigns, and permanent setups for quality control measurements. It consists of custom and commercial hardware, a Python-based software framework, and FPGA firmware. BDAQ53 is developed as open source software with both software and firm…
2020-10-05 physics.ins-det
Subpixel Mapping and Test Beam Studies with a HV2FEI4v2 CMOS-Sensor-Hybrid Module for the ATLAS Inner Detector Upgrade
高亮度大型强子对撞机的升级将对所有实验的跟踪系统提出前所未有的挑战。在CMOS工艺中设计的有源像素检测器的最新进展为使用无源传感器的成熟混合设计提供了有吸引力的替代方案。本文介绍了一个高压CMOS有源像素传感器的ATLAS跟踪器升级设计的研究。传感器被粘在可插入B层的读出芯片上。被测器件的像素比所附读出芯片的像素更小，输出信号中编码有关于命中CMOS像素的信息（子像素编码）。描述了将读出芯片中记录的命中映射到CMOS像素的测试光束测量，从而验证子像素编码。
2017-02-06 physics.ins-det
ATLAS Experiment Pixel Detector Upgrades
ATLAS实验像素探测器升级计划的重点是新技术的开发，包括FE-I4读出集成电路。利用这项新技术的第一个升级项目是将于2013年安装在更换束管上的“可插入B层”（IBL）像素探测器。IBL将安装在内部，不会改变现有的ATLAS像素探测器。然而，正在研究在2018年用基于FE-I4芯片和新机械结构的质量更低、性能更高的仪器取代像素全探测器的可能性。
2011-09-21 hep-ex physics.ins-det
Local Support Assembly of the ATLAS Pixel Detector
ATLAS像素探测器的桶部分将由112个碳-碳结构组成，称为“板条”，每个板条上粘有13个混合探测器模块。无论是在机械精度还是热接触方面，对胶接的要求都很高。为了达到这种精度，在伍珀塔尔建造了一台定制的半自动贴片机，其精度可达数十微米。由于这是探测器组装的最后阶段，为严格的测试提供了机会，因此定义了评估机械和电气性能的详细程序。本说明概述了附加和测试的程序，并总结了生产的第一批结果。
2006-02-22 physics.ins-det
ATLAS IBL: a challenging first step for ATLAS Upgrade at the sLHC
随着LHC在7 TeV收集数据，计划已经推进了一系列升级，最终导致大约10年后的高亮度LHC（HL-LHC）项目中LHC设计亮度的五倍。ATLAS探测器的升级将为HL-LHC做准备。像素探测器的第一次升级将是建造一个新的像素层，该层将在2013-14年LHC机器首次关闭期间安装。新的探测器称为可插入B层（IBL），将安装在现有的像素探测器和半径为3.2厘米的新的更小半径的光束管之间。IBL将需要开发几种新技术，以应对增加的辐射和像素占用，并通过减少像素尺寸和更严格的材料预算来提高物理性能。两种不同的和有前途的硅传感器技术（平面n-in-n和3D）目前正在调查的IBL。IBL模块的设计和这些传感器技术的资格的概述在此过程中。本文还总结了HL-LHC对ATLAS探测器的改进。
2011-09-15 physics.ins-det
Diamond Prototypes for the ATLAS SLHC Pixel Detector
未来强子对撞机的顶点探测器将需要处理大粒子注量。金刚石是一种特别抗辐射的材料，并表现出进一步的特性，使其成为这种探测器的有吸引力的材料。在RD42合作中，正在研究几种化学气相沉积金刚石样品，其形式为条带和像素探测器。虽然多晶金刚石样品的质量不断提高，生产晶片的可行性也得到了证明，但最近在CERN组装了单晶金刚石像素探测器，并在100 GeV粒子束中进行了表征。性能，检测效率，空间分辨率和电荷收集的结果一起报告在这里与最新的辐射损伤研究。
2009-10-02 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
Beam Test Studies of 3D Pixel Sensors Irradiated Non-Uniformly for the ATLAS Forward Physics Detector
具有穿透硅衬底的圆柱形电极的像素检测器（所谓的3D检测器）在辐射硬度方面提供优于标准平面传感器的优点，因为电极距离与体厚度解耦。近年来，3D传感器的开发取得了重大进展，最终在CNM（西班牙巴塞罗那）和FBK（意大利特伦托）进行的ATLAS可插入B层（IBL）升级的传感器生产达到了高潮。基于这一成功，ATLAS Forward Physics（AFP）实验选择了3D像素传感器技术作为跟踪探测器。AFP项目提出了一个新的挑战，因为需要减少与IBL有关的死区，以及传感器中辐射剂量分布的不均匀性。本文介绍了第一个AFP原型的电气特性和3D像素器件非均匀辐照的束流测试研究。
2015-04-21 physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Inner Tracking Detector
在ICHEP08会议的这篇文章中，我们给出了ATLAS内部（跟踪）探测器的调试状态。
2008-10-20 physics.ins-det
ATLAS Pixel Radiation Monitoring with HVPP4 System
在这次演讲中，我们提出了ATLAS像素传感器辐射监测协议的基础。监控基于电流测量系统HVPP 4。最后介绍了ATLAS HVPP 4系统的开发现状。
2009-11-01 hep-ex physics.ins-det
The Pixel Detector of the ATLAS experiment for the Run2 at the Large Hadron Collider
ATLAS实验的像素探测器在LHC的整个运行期间表现出了优异的性能。利用长时间关闭的优势，探测器从实验中取出并带到地面，为它配备新的服务区面板，修复模块并简化可插入B层（IBL）的安装。IBL是像素探测器的第四层，已于2014年5月安装在现有像素探测器和半径为3.3 cm的新的较小半径光束管之间。为了应对由于接近相互作用点而导致的高辐射和像素占用，已经开发了新的读出芯片和两种不同的硅传感器技术（平面和3D）。此外，物理性能将通过像素尺寸的减小而得到改善，同时，针对低材料预算，采用了使用轻质板条和基于CO2的冷却系统的新机械支撑。将介绍像素探测器和IBL项目的翻新概况及其施工经验，重点介绍采用的技术、模块和板条生产、组装程序的鉴定、束管周围板条的集成以及探测器的调试。
2014-11-19 physics.ins-det
Track Based Alignment of the ATLAS Silicon Detectors with the Robust Alignment Algorithm
提出了ATLAS硅探测器的鲁棒对准算法。它是一种基于中心残差和重叠残差分布的迭代方法。模拟和真实数据的测试进行了讨论。
2007-10-05 physics.ins-det
Optimization of thin n-in-p planar pixel modules for the ATLAS upgrade at HL-LHC
ATLAS实验将在2025年左右进行，鉴于LHC（HL-LHC）的高亮度阶段，将用新的5层像素系统替换跟踪系统。薄的平面像素传感器是有希望的候选人，仪器的新的像素系统的最里面的区域，由于减少的贡献，材料预算和高电荷收集效率照射后。传感器的厚度为50-150 $μ$ m，互连到FE-I4读出芯片，其特征在于与放射源和束流测试。特别地，已经研究了有源边缘传感器。两个不同版本的边缘设计的性能进行了比较：第一个与偏置环，第二个只有一个浮动保护环已实施。还研究了在$10^{15}$ \neqcm的能量密度下辐照后边缘处的命中效率。高度分段的传感器将代表在HL-LHC像素系统的前向区域中的跟踪的挑战。为了在高伪快度值下再现50 × 50 $μ$ m $^2$像素的性能，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。在这种配置中的命中效率的结果进行了讨论，为不同的传感器厚度。
2017-01-12 physics.ins-det
Results from the Commissioning of the ATLAS Pixel Detector with Cosmic data
ATLAS像素探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上ATLAS实验的最里面的探测器。ATLAS硅像素探测器具有约8000万个读出通道，是一种高接受度、高分辨率、低噪声的跟踪设备。为了满足严格的轨道重建要求，像素检测器在带电轨道模式识别能力方面提供了所需的改进，它在很大程度上定义了ATLAS有效解析主顶点和次顶点以及执行发现新物理所必需的高效风味标记的能力。作为2007年7月安装在ATLAS的最后一个子系统，像素探测器成功地连接，调试和现场测试，同时满足了非常紧张的时间表，并准备在LHC的预计开启时获取数据。自2008年秋季以来，像素探测器已被包括在组合ATLAS探测器操作中，收集宇宙μ子数据。从像素探测器的安装和调试的细节，以及校准程序和收集的宇宙数据所获得的结果的细节，提出了与探测器状态的摘要。
2009-10-13 hep-ex physics.ins-det
Characterization of new hybrid pixel module concepts for the ATLAS Insertable B-Layer upgrade
ATLAS Insertable B-Layer（IBL）合作计划在现有的像素检测器中插入第四个像素层，以从当前像素系统的最终故障中恢复，特别是b层。此外，IBL将确保LHC第一阶段期间出色的跟踪，顶点和b标记性能，并在高亮度堆积的跟踪中增加鲁棒性。IBL的预期峰值亮度为2至3centerdot 1034 cm-2s-1，IBL的设计积分亮度为700 fb-1。这对应于5centerdot 1015 1 MeV neqcm-2的预期通量和250 MRad的总电离剂量。为了满足这些要求，两个新的模块概念正在研究中，都基于一个新的前端IC，称为FE-I4。该IC被设计为未来ATLAS像素探测器的读出芯片，其第一个应用将是IBL。基于平面像素传感器（PPS）的模块概念得益于其易于理解的设计，该设计与当前ATLAS像素检测器传感器的设计尽可能相似。新的三维（3D）硅传感器技术的第二种方法受益于到电极的较短的载流子漂移距离，其完全穿透传感器体。这两个传感器概念的原型模块已经建立和测试在实验室和测试束环境照射前后。这两个概念表现出非常高的性能，即使在照射到5centerdot 1015 1兆电子伏neqcm-2，并满足IBL规格的命中效率大于97%。最低操作阈值的研究已经生效，并证明独立于所使用的传感器概念的FE-I4的模块概念在低阈值的噪声命中占用方面的优异性能。
2012-02-16 physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Pixel Detector
ATLAS像素探测器是一种高精度硅跟踪设备，位于最接近LHC相互作用点的位置。它属于强子对撞机实验中的第一代。它将提供关键的模式识别信息，并将在很大程度上决定ATLAS精确跟踪粒子轨迹和找到次级顶点的能力。它是2007年6月安装在ATLAS的最后一个探测器，已在2008年春季和夏季完全连接并进行了现场测试。它目前正处于使用宇宙射线事件的调试阶段。我们介绍了ATLAS像素系统过去和未来调试活动的亮点。
2008-10-16 hep-ex physics.ins-det
First experiences with the ATLAS Pixel Detector Control System at the Combined Test Beam 2004
检测器控制系统（DCS）包括硬件设备的读出、控制和监督，以及冷却系统等外部系统的监控和控制数据的处理。在最终实验中，这种系统的实现还必须提供与触发器和数据采集系统（TDAQ）的通信。此外，描述像素检测器模块的状态及其环境的条件数据必须被记录并存储在公共LHC宽数据库系统中。在组合测试光束下，所有ATLAS子探测器首次在较长时间内一起工作。为了确保像素检测器的功能，建立了控制系统。我们描述的像素探测器控制系统，硬件设备的接口，用户的接口和我们的系统的性能选择的架构。将详细讨论DCS在组合试验梁的公共基础设施中的嵌入及其与周围系统的通信。
2005-10-28 physics.ins-det
Simulations of 3D-Si sensors for the innermost layer of the ATLAS pixel upgrade
LHC的亮度预计将达到3000 fb-1，ATLAS升级计划的最内层将应对更高的占用率并减小像素尺寸。3D-Si传感器是ATLAS像素升级最内层的良好候选者，因为它们在高通量下表现出良好的性能，并且新设计将具有更小的像素尺寸以满足电子预期。本文报道了在IMB-CNM设计的3D-Si传感器的TCAD模拟，该传感器具有为ATLAS像素升级的下一个最内层制造的非通过柱，显示了照射前后的电荷收集响应，以及位于大$η$角度的3D-Si传感器的响应。
2016-06-28 hep-ex physics.ins-det
Characterization and Performance of Silicon n-in-p Pixel Detectors for the ATLAS Upgrades
现有的ATLAS跟踪器将在粒子注量为10^15 neq/cm ^2（LHC）的情况下达到其功能极限。因此，对于像计划中的可插入B层（IBL）和增加LHC亮度（超级LHC）的情况下更小半径的升级，需要开发新的结构和材料，以应对由此产生的粒子注量。N-in-P硅器件是用于跟踪探测器以实现这些目标的有希望的候选者，因为它们是抗辐射的，成本有效的，并且在辐射后不反转类型。介绍了由CiS公司（德国Erdom）在300 μm厚浮区材料上进行的基于MPP/HLL设计的n-in-p像素生产的特点，并给出了传感器和单片机模块（SCM）的电学性能，包括噪声、电荷收集效率以及用MIP和241 Am源进行的测量。SCM内置传感器，连接到ATLAS读出芯片FE-I3的电流。的表征已进行与ATLAS像素读出系统，照射前和照射后的24 GeV/c质子。此外，初步测试束的跟踪效率和电荷收集，获得与SCM的结果进行了讨论。
2011-04-17 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
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
Investigation of modified ATLAS pixel implantations after irradiation with neutrons
ATLAS实验跟踪探测器的最里面部分主要由平面n $^+$ -in-n硅像素传感器组成。在0期升级期间，可插入B层（IBL）安装在最靠近束流管的位置。其像素以具有矩形形状的n个$^+$注入的$250\,μ$ m $\,\times\,50\,μ$ m的间距布置。基于这种设计，多特蒙德开发了改进的像素设计。这些新像素设计中的六个被布置在十列的结构中，并且被放置在一个传感器上的具有标准设计的结构旁边。由于特殊的保护环设计，每个结构都可以单独供电和研究。这些传感器中的几个被凸块键合到FE-I4读出芯片。其中一个模块用反应堆中子辐照，通量高达$5 \times 10^{15} \, n_{\text{eq}}\text{cm}^{-2}$。这一贡献提出了重要的传感器特性，电荷收集确定与放射源和命中效率的测量，在实验室和测试束，这个辐照设备。结果表明，新的修改后的设计执行类似或更好的IBL标准设计的电荷收集和跟踪效率方面，在一个稍微增加的漏电流的成本。
2018-08-20 physics.ins-det
Recent Results of the ATLAS Upgrade Planar Pixel Sensors R&D Project
为了应对更高的占有率和辐射损伤在HL-LHC也将升级LHC实验。ATLAS平面像素传感器研发项目（PPS）是一个由17个机构和80多名科学家组成的国际合作项目，旨在探索在这种情况下使用平面像素传感器的可行性。根据半径，不同的像素概念进行了研究，使用实验室和光束测试测量。在小半径的极端辐射环境和强大的空间限制，解决了非常薄的像素传感器的有效厚度在（75-150）微米的范围内，以及超薄的发展，以及积极的边缘。在更大的半径上，主要的挑战是降低成本，以允许在（7-10）平方米的大面积上进行测量。为了实现这一目标，像素生产正在转移到6英寸生产线，并研究更具成本效益和工业化的互连技术。此外，采用n-in-p技术，由于它依赖于单面工艺，因此需要较少的生产步骤。介绍了方案与项目支助方案内最近取得的成就。电荷收集和效率方面的性能，在实验室和束测试中获得的放射源，是由连接到当前的ATLAS芯片FE-I3或新的可插入B层芯片FE-I4的不同供应商的传感器构建的设备。的设备，与75 μ m和300 μ m之间变化的厚度，照射到几个能量密度高达2 e16 neq/cm。最后，不同的方法遵循内部的合作，以实现苗条或积极的优势。
2013-05-02 physics.ins-det
Optical Link of the Atlas Pixel Detector
ATLAS像素探测器的探测器上光链路包含抗辐射接收器芯片，用于解码PIN阵列上接收到的双相标记信号，以及数据发射器芯片，用于驱动VCSEL阵列。组件安装在混合板（光电板）上。我们介绍了24 GeV质子在32 Mrad（1.2 x 10^15 p/cm ^2）下的辐照研究结果和生产经验。
2007-12-06 hep-ex physics.ins-det
Recent test beam results of ATLAS ITk Pixel sensors and modules
CERN（欧洲核子研究中心）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；University of Chicago（芝加哥大学）
通过2025年测试束实验，评估了ITk像素传感器和模块（包括四联和三元模块）的性能，首次在束流条件下测试了辐照前后的三元模块，并研究了不同入射角下的电荷收集效率，为ITk像素模块的全面鉴定提供了关键数据。
2026-05-27 physics.ins-det
Development of n-in-p pixel modules for the ATLAS Upgrade at HL-LHC
薄的平面像素模块是有希望的候选人仪器的新的ATLAS像素探测器的HL-LHC的内层，由于减少的贡献，材料预算和照射后的高电荷收集效率。100-200 $μ$ m厚的传感器，互连到FE-I4读出芯片，已在CERN SPS和DESY的放射源和束流测试的特点。报告了辐照前和辐照后器械的这些测量结果，辐照通量高达$14\times10^{15}$ n $_{eq}$ /cm $^2$。比较了不同传感器厚度的电荷收集和跟踪效率。未来的平面像素传感器生产的前景进行了讨论，重点是传感器设计的像素间距（50 × 50和25 × 100 $μ$米$^2$）预计RD 53协作读出芯片在65纳米CMOS技术。需要优化像素单元中的偏置结构以避免目前在照射后在穿通区域中观察到的命中效率损失。为此目的，不同的布局的性能进行了比较FE-I4兼容的传感器在不同的注量水平，通过使用束流测试数据。高度分段的传感器将代表在HL-LHC像素系统的前向区域中的跟踪的挑战。为了在高伪快度值下再现50 × 50 $μ$ m $^2$像素的性能，在相对于短像素方向的高入射角（80 $^\circ$）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。将显示关于簇形状、电荷收集和命中效率的结果。
2016-06-16 physics.ins-det
The new radiation-hard optical links for the ATLAS pixel detector
ATLAS探测器目前正在升级，增加了一个新的基于像素的带电粒子跟踪层，并为像素探测器提供了新的服务安排。这些升级需要更换像素探测器以前使用的光电板。在本报告中，我们详细介绍了新的光电板的设计和生产。
2013-10-03 hep-ex physics.ins-det
Validation Studies of the ATLAS Pixel Detector Control System
ATLAS像素探测器由1744个相同的硅像素模块组成，这些模块布置在三个桶层中，为中心区域提供覆盖，并且在主要相互作用点的两侧上的三个盘层为前部区域提供覆盖。一旦部署到实验中，探测器将采用光学数据传输，所需的电力由商业和定制电源的复杂系统提供。然而，在实验室的正常性能和生产测试期间，仅操作单个模块并使用电子读数。此外，还使用标准实验室电源。与这些常规测试相比，本文讨论的数据是从多模块组件中获得的，该组件使用生产项目供电和读取：光学数据路径、使用接近最终服务的最终设计电源系统和探测器控制系统（DCS）。为了证明像素检测器系统的功能，从正常的实验室读出和电源系统逐步过渡到实验所预见的系统，并验证在每次过渡时获得的数据。
2005-10-31 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
Recent results of the ATLAS Upgrade Planar Pixel Sensors R&D Project
ATLAS探测器必须在本十年结束时进行重大更新，以承受大型强子对撞机高亮度升级所产生的占用率增加和辐射损害。在本报告中，我们概述了ATLAS内部探测器升级的平面像素传感器的最新研发成果。
2012-01-27 hep-ex physics.ins-det
Radiation-Hard Opto-Link for the Atlas Pixel Detector
ATLAS像素探测器的探测器上光链路包含抗辐射接收器芯片，用于解码PIN阵列上接收到的双相标记信号，以及数据发射器芯片，用于驱动VCSEL阵列。组件安装在混合板（光电板）上。我们给出了光电板和24 GeV质子辐照研究的结果，辐照剂量高达33 Mrad（1.2 x 10^15 p/cm^2）。
2004-10-21 hep-ex physics.ins-det
3D silicon pixel detectors for the ATLAS Forward Physics experiment
ATLAS Forward Physics（AFP）项目计划在距离相互作用点约210米处安装3D硅像素探测器，并非常接近光束线（2-3 mm）。这意味着对于面向光束的传感器侧需要约100-200 $μ$ m宽的薄边缘，以使死区最小化。另一个挑战是像素传感器的预期不均匀照射。我们研究了ATLAS Insertable B-Layer产品中略微修改的FE-I4 3D像素传感器是否能够满足这些要求。AFP兼容的超薄边缘获得了一个简单的金刚石锯切。进行了电气特性和束流测试，没有观察到对漏电流和命中效率的不利影响。对于没有3D保护环的设备的剩余的不敏感的边缘小于15 $μ$ m的宽度被发现。此外，3D探测器的非均匀照射高达几个10 $^{15}$ n $_{eq}$ /cm $^2$与聚焦的23 GeV质子束或23 MeV质子束通过Al掩模中的孔。在辐照区的效率被发现是类似的一个在非辐照区，并超过97%的情况下，有利的芯片参数设置。仅在Al掩模中的孔的边缘处的窄过渡区域中，看到显著较低的效率。通过泄漏电流的位置分辨剂量测定使用小垫二极管阵列的这种效果进行了后续研究。
2015-01-09 physics.ins-det
Irradiation induced effects in the FE-I4 front-end chip of the ATLAS IBL detector
ATLAS可插入B层（IBL）探测器于2014年安装到ATLAS实验中，自2015年以来一直在运行。在IBL数据采集的第一年期间，观察到与FE-I4前端芯片相关的低压电流增加，并且这种增加可以追溯到芯片中的辐射损伤。的总电离剂量和温度上的电流的依赖关系已经测试与X射线和质子辐照，并将在本文中连同探测器操作指南。
2016-11-02 physics.ins-det
ATLAS Pixel Detector: Operational Experience and Run-1 to Run-2 Transition
ATLAS实验的像素探测器在LHC的整个运行期间表现出了优异的性能。利用长时间关闭的优势，探测器从实验中取出并带到地面，为其配备新的服务区面板，修复模块并简化新的最内层，即可插入B层（IBL）的安装。概述了运行经验，像素探测器和IBL项目的翻新，以及在其建设，集成和调试的经验。
2015-05-20 hep-ex physics.ins-det
Modeling Radiation Damage to Pixel Sensors in the ATLAS Detector
硅像素探测器是目前ATLAS探测器及其计划升级的核心。由于探测器最接近相互作用点，它们将暴露在大量的辐射中：在HL-LHC之前，最内层将接收超过$10^{15}$ 1 MeV $n_\mathrm{eq}/\mathrm{cm}^2$的通量，HL-LHC探测器升级必须应对在其寿命期间集成的更高数量级的通量。本次演讲首次提出了一个数字化模型，其中包括对ATLAS Pixel传感器的辐射损伤效应。在对设置进行全面描述之后，基本像素簇属性的预测与运行2碰撞数据的第一次验证研究一起呈现。
2017-10-11 hep-ex physics.ins-det
Test Beam Results of 3D Silicon Pixel Sensors for the ATLAS upgrade
介绍了针对ATLAS可插入B层和高亮度LHC（HL-LHC）升级的3D硅像素传感器的束流测试结果。测量包括电荷收集、跟踪效率和像素单元之间的电荷共享，作为轨道入射角的函数，并且在具有和不具有定向为ATLAS内部探测器螺线管场的1.6 T磁场的情况下进行。将传感器凸块键合到ATLAS像素检测器中当前使用的前端芯片。全3D传感器（电极穿透整个晶片厚度和有源边缘）和双面3D传感器（具有部分重叠的偏置和读出电极）进行了测试，并显示出相当的性能。
2011-01-21 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
Pixel sensors based on commercial high-voltage CMOS processes are an exciting technology that is considered as an option for the outer layer of the ATLAS inner tracker upgrade at the High Luminosity LHC. Here, charged particles are detected using deep n-wells as sensor diodes with the depleted region extending into the silicon bulk. Both analog and digital readout electronics can be added to achieve different levels of integration up to a fully monolithic sensor. Small scale prototypes using the ams CMOS technology have previously demonstrated that it can achieve the required radiation toleran…
2020-06-08 physics.ins-det
Development of a time-to-digital converter ASIC for the upgrade of the ATLAS Monitored Drift Tube detector
ATLAS μ子光谱仪的升级为高亮度LHC需要新的触发器和读出电子的各种元素的检测器。我们提出了一个时间-数字转换器（TDC）ASIC原型的ATLAS超导漂移管（MDT）探测器的设计。该芯片采用GlobalFoundries 130 nm CMOS技术制造。研究表明，其时序和功耗特性满足设计要求，48个通道的时序变化为40 ps，每个通道的功耗约为6.5 mW。
2017-08-11 physics.ins-det
System Integration of ATLAS ITK Pixel DCS ASICs
本文介绍ATLAS二期升级中ITK像素探测器DCS ASIC的系统集成，涵盖MOPS-HUB硬件、FPGA固件规格、集成计划及辐照计划。
2022-10-28 hep-ex physics.ins-det
We present a gigabit transceiver prototype Application Specific Integrated Circuit (ASIC), GBCR, for the ATLAS Inner Tracker (ITk) Pixel detector readout upgrade. GBCR is designed in a 65-nm CMOS technology and consists of four upstream receiver channels, a downstream transmitter channel, and an Inter-Integrated Circuit (I2C) slave. The upstream channels receive the data at 5.12 Gbps passing through 5-meter 34-American Wire Gauge (AWG) Twin-axial (Twinax) cables, equalize them, retime them with a recovered clock, and then drive an optical transmitter. The downstream channel receives the data a…
2020-08-22 physics.ins-det
