LHC-B环形成像切伦科夫探测器
LHC-B Ring Imaging Cherenkov Detector
摘要：
报道了LHC-B环形成像切伦科夫探测器的研制进展。
英文摘要：
The progress towards the realisation of the LHC-B Ring Imaging Cherenkov detector is reported.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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描述了一种识别环形成像切伦科夫（RICH）探测器中圆环的算法。该算法是必要的贝叶斯，并利用大都会黑斯廷斯马尔可夫链蒙特卡罗采样器来定位环。特别是，采样器采用了一种新的建议功能，其形式是负责显着的速度提高类似的方法。该方法被优化用于找到检测器中的多个重叠环，其可以通过本文描述的LHbC RICH玩具模型很好地建模。
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LHCb实验中环形成像切伦科夫探测器的性能在2015年至2018年的LHC运行2期间确定。测量了切伦科夫角分辨率和探测光子数随时间和运行条件的稳定性。粒子识别性能的数据进行评估，并发现满足物理程序的要求。
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用ALICE HMPID探测器获得的宇宙学和第一束LHC光束的结果
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ALICE HMPID（高动量粒子识别）探测器被设计用于识别1 < p < 3 GeV/c范围内的带电π介子和K介子以及1.5 < p < 5 GeV/c范围内的质子。它由七个相同的近距离聚焦RICH（环形成像切伦科夫）计数器组成，总面积为11平方米，利用大面积MWPC配备CsI光电阴极，用于在液体C6 F14辐射器中发射的切伦科夫光成像。从2007年12月到2008年10月，ALICE探测器已经使用宇宙学和LHC光束进行了广泛的调试。在宇宙学数据采集期间，HMPID探测器收集了大量数据，主要使用TOF探测器提供的触发器。我们在这里提出的检测器对齐使用TPC跟踪的初步结果。HMPID可以以稳定的方式运行，在安全的HV设置下，也可以在LHC束注入和循环测试期间，当达到非常大的占用率（高达50%）时。所得的增益映射和整体检测器的性能也将被讨论。
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EIC的切伦科夫探测器成像人工智能
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Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Regina（里贾纳大学）
切伦科夫成像探测器是未来电子离子对撞机（EIC）粒子识别（PID）的支柱。目前，第一个EIC探测器提案的所有设计都在强子端盖中使用双环成像Cherenkov（dRICH）探测器，在桶中使用内反射Cherenkov（DIRC）光探测器，在电子端盖中使用模块化RICH（mRICH）。这些探测器涉及许多光子的光学过程，这些光子需要在模拟水平上通过复杂的表面进行跟踪，而对于重建，它们依赖于环形图像的模式识别。本程序总结了正在进行的努力和AI在EIC成像切伦科夫探测器的可能应用。特别是，我们将提供用于AI辅助设计的dRICH和用于模拟和复杂图案中的粒子识别的DIRC的示例，并讨论使用AI的可能优势。
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本文报道了在我们实验室采用针式干燥技术批量生产96瓦的第一批硅气凝胶契连科夫辐射器的成功制造。气凝胶将用于计划中的球载宇宙射线观测计划HELIX（高能光同位素实验）光谱仪中的环形成像切伦科夫探测器。总共36块透明的疏水气凝胶砖，折射率为1.16，尺寸为10 cm $\times $ 10 cm $\times $ 1 cm，将被选为飞行散热器。到目前为止，48块瓷砖中的40块被确认为没有瓷砖开裂。在第一次筛选中，根据基本的光学测量结果，前16个瓦片中的8个被接受为飞行合格的候选者。为了将气凝胶瓷砖安装到散热器支撑结构中，使用水射流切割装置成功地修剪了先前制造的原型瓷砖。
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ALICE环形成像切伦科夫探测器的研究进展
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一个简单的切伦科夫检测器用于教育目的
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切伦科夫探测器今天在小型实验和现代实验中使用，如大型强子对撞机。这篇短文是关于利用有限的资源建造一个小型切伦科夫探测器，它可以用来观测宇宙射线。用光电倍增管读取在该特定检测器中获得的切伦科夫光，并在示波器上观察其信号。检测器结构可以通过相对简单的手段实现，并且可以用作教育工具。
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基于生成对抗网络的Cherenkov检测器快速数据驱动仿真
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National Research University Higher School of Economics（国立研究型大学高等经济学院）；The Yandex School of Data Analysis（Yandex数据分析学院）；Sapienza University of Rome（罗马大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）
未来大型强子对撞机运行和下一代对撞机实验的亮度不断增加，将需要产生前所未有的模拟事件。这样的大规模生产在计算资源方面是极其苛刻的。因此，需要新的方法来产生事件和模拟探测器响应。在LHCb中，切伦科夫探测器的精确模拟需要相当大一部分CPU时间。这里描述了一种替代方法，当使用生成神经网络来绕过低级别细节来生成高级别重建的可观测量时。该网络被训练为基于轨道运动学参数和检测器占用率来再现粒子种类似然函数值。使用运行2期间LHCb收集的真实数据样本训练快速模拟。我们证明，这种方法提供了高保真度的结果。
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DIRC是一种新型的切伦科夫成像装置，已被选为非对称B工厂PEP-Ⅱ BABAR探测器的初级粒子识别系统。它基于全内反射，并使用由合成熔融石英制成的长矩形棒作为切伦科夫辐射器和光导。本文阐述了DIRC环形成像切伦科夫技术的原理，并给出了原型程序的结果。介绍了石英辐射器的光学特性和抗辐射性的研究，并讨论了探测器的设计。
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针对 NA62 对 kaon 鉴别的高性能要求，本文介绍采用氢气辐射体的新型 CEDAR-H 探测器，其经 2022 年束流测试验证并自 2023 年投入取数。
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在1- 4GeV/c π介子束流中，对由两层或多层不同折射率的气凝胶构成的近贴聚焦环形成像切伦科夫探测器进行了实验研究。基本上，多折射率气凝胶辐射器允许由于总辐射器厚度的增加而增加切伦科夫光子产率，同时避免与发射点的增加的不确定性相关联的单光子角分辨率的同时退化。随着连续层的折射率在下游方向上适当地增加，可以实现来自单个带电粒子的切伦科夫环的重叠。在折射率减小的相反情况下，可以获得分离良好的环。在前一种组合中，光子产额增加了约40%，而单光子角分辨率仅略有下降。讨论了这一改进对升级后的Belle探测器上的π/kaon分离的影响。
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SELEX光电管RICH探测器
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本文介绍了费米实验室781（SELEX）RICH探测器的结构、操作和性能。该探测器利用2848个光电管的光电阴极矩阵来探测在10米氖辐射器中产生的切伦科夫光子。对于中心区域，获得了104/cm的N 0，对应于β =1环上的13.6次命中。测得的环半径分辨率为1.6%。
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QCD探索者计划：电子直线加速器与电子环
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TeV质心能量轻子-强子对撞机对于阐明强相互作用的基本方面和充分解释LHC数据都是必要的。最近提出的QCD Explorer利用LHC质子和离子束的能量优势，允许使用相对低能量的电子束。基于LHC的ep对撞机有两种选择：在LHC隧道中建造一个新的电子环或在LHC的切线方向建造一个电子直线加速器。在后一种情况下，由于一些原因似乎更容易接受，电子直线加速器有两种选择：CLIC技术允许更短的直线加速器长度，而TESLA技术提供更高的亮度。
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Cleo Rich检测器
The Cleo Rich Detector
我们描述的设计，构造和性能的环形成像切伦科夫探测器（RICH）构造识别带电粒子的CLEO实验。切伦科夫辐射发生在LiF晶体，平面和一个新的“锯齿”形出口表面。使用充满甲烷气体和三乙胺蒸气的混合物的多丝室检测波长区间135- 165 nm的光子。良好的π/K介子分离。
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用于SoLID气体切伦科夫探测器的粗像素化LAPPD光电传感器的性能
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本文测试了粗像素化LAPPD光电传感器在SoLID气体切伦科夫探测器中的性能，证实其能应对高亮度高本底环境并区分单电子与电子对事件，可替代MaPMT阵列。
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熊猫实验将使用储存在FAIR高能储存环中的高强度冷却反质子束。在固定靶上产生粲强子的反应将为强QCD提供线索。三个环形成像切伦科夫计数器用于带电粒子识别。描述了桶式DIRC（内反射切伦科夫光检测）的现状。它的设计是稳健的，其性能在实验中与测试梁验证。PANDA Barrel DIRC已进入施工阶段，并将于2023/2024年安装。
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自2009年底以来，LHCb实验一直在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上获取数据。其关键探测器组件之一是环形成像切伦科夫（Ring-Imaging Cherenkov，RICH）系统。这提供了带电粒子识别在一个很宽的动量范围内，从2-100 GeV/c。介绍了RICH系统的操作控制软件和在线监测。粒子识别性能，测量使用数据从大型强子对撞机。实现了强子粒子类型（π介子、K介子和质子）的良好分离。
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GASTOF：超快速ToF前向检测器，用于LHC的独占进程
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GASTOF（气体飞行时间）探测器是一种切伦科夫探测器，用于测量距离CMS和ATLAS中心探测器约420 m处的正向质子的到达时间（10- 20 ps）。这样一个优秀的时间分辨率将允许通过z-定时技术精确测量事件顶点的z坐标，当两个碰撞的质子以非常小的角度散射时，在LHC独家生产。在本文中，我们提出了第一个GASTOF原型，其性能的模拟以及使用宇宙μ子望远镜的第一次测试。
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近期在RICH探测器中模式识别和数据分析的进展与趋势
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COMPASS RICH探测器的快速光子探测
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在欧洲核子研究中心的SPS加速器上进行的COMPASS实验使用了一个大规模的环形成像CHerenkov探测器（RICH）来识别宽动量范围内的π介子、K介子和质子。对于2006年的数据采集，COMPASS RICH在中央光子探测区域（25%的表面）进行了升级，采用了一种新技术，以每秒10^6个的极高计数率探测切伦科夫光子，并采用了一种新的无死区读出系统，其触发速率高达100 kHz。切伦科夫光子被576个可见光和紫外光敏感的多阳极光电倍增管阵列探测到，每个光电倍增管有16个通道。升级后的探测器在2006年的数据采集中表现出色。
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本研究提出Deep(er)RICH方法，结合层级Swin Transformer与归一化流，改进了DIRC等切伦科夫探测器的粒子鉴别速度与精度，首次实现快速准确模拟，解决光子传输模拟瓶颈，可支撑EIC等前沿实验。
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一个新的束晕监测器（BHM）探测器系统已安装在CMS洞穴，以测量来自LHC的机器诱导本底（MIB）。这个背景来源于CMS实验前LHC束晕与最后一组准直器的相互作用以及束气相互作用。BHM探测器利用切伦科夫辐射的方向性和事件定时来选择来自光束方向的粒子，并抑制来自相互作用点的粒子。它由40个石英棒组成，放置在CMS检测器的每一侧，耦合到UV敏感PMT。对于每一束交叉，PMT信号由电荷积分ASIC数字化，并记录信号的到达时间。数据被实时处理，以产生每束交叉背景速率的精确测量。CMS和LHC可以使用这种测量，以提供关于光束质量的实时反馈，并提高数据采集的效率。在这里，我介绍了检测器系统和运行II中获得的第一个结果。
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宇宙射线μ子呈现辐射背景的大部分，并且根据感兴趣的应用，μ子可以被视为背景噪声，例如，辐射测绘、辐射防护、剂量测定，或者作为有用的询问探针，例如宇宙射线μ子断层摄影术。值得注意的是最近的发展μ子散射层析成像已成为一个前瞻性的非侵入性监测方法的许多应用，包括乏核燃料桶监测和地质层析成像。然而，在现场测量μ子动量仍然非常具有挑战性，尽管有明显的好处，而不诉诸大型和昂贵的量热计，环形成像仪或飞行时间探测器。CNL和INFN最近的努力已经开发出基于多重库仑散射的大型原型，再加上μ子动量重建算法。虽然这些努力显示出希望，但没有便携式探测器可以在现场测量μ子动量。在这项工作中，我们提出了一个新的概念，测量μ介子动量使用耦合加压气体切伦科夫辐射。通过仔细选择每个辐射器处的气体压力，我们可以优化μ子动量阈值，从而检测到μ子信号。这样，通过辐射体的μ介子将只触发那些动量阈值小于实际μ介子动量的辐射体。通过测量每个辐射体中切伦科夫信号的存在，我们的系统可以估计μ子动量。这种概念的主要好处是它可以足够紧凑和便携，使得它可以单独地或与现有的断层摄影系统组合地部署在现场。
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用于CERN的ALICE实验升级的快速交互触发探测器：设计和性能
The Fast Interaction Trigger detector for the upgrade of the ALICE experiment at CERN: design and performance
欧洲核子研究中心（CERN）的大型离子对撞机实验（ALICE）旨在研究重离子碰撞中夸克-胶子等离子体（QGP）的性质。2019-2020年，欧洲核子研究中心大型强子对撞机的升级将使亮度和碰撞率提高到超出当前ALICE装置的设计参数。为了能够从LHC的改进性能中受益，ALICE将升级其几个关键探测器系统，包括快速相互作用触发器（FIT）[2]。FIT旨在提供旧的前向检测器的功能，同时保留甚至提高其性能。它将为pp碰撞提供效率高于90%的最小偏置触发，测量pp和Pb-Pb的光度，维持相互作用速率分别高达1 MHz和50 kHz。FIT将以优于50 ps的分辨率确定碰撞时间，并将用于测量事件多重性，中心性和反应平面。该探测器由2个Cherenkov辐射器阵列和MCP-PMT传感器组成，放置在相互作用点和单个大直径闪烁体环的两侧。本报告将讨论主要的设计概念，探测器的建设，光束测试结果，MC模拟，和探测器性能研究的结果。
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HL-LHC抗辐射n-MCz和n-Fz硅微带探测器的TCAD模拟和设计优化
TCAD Simulation and Design Optimization of Radiation Hard n-MCz and n-Fz Si Microstrip Detector for the HL-LHC
HL-LHC新的CMS跟踪器探测器采用了辐射硬硅探测器。已经观察到n-MCz和n-Fz Si作为材料可以用于Si微带探测器。这种材料的探测器设计应进行模拟和优化，以获得高的CCE。为了理解n-MCz/n-FzSi探测器的电荷收集行为，需要模拟和比较混合辐照n-MCz Si和中子辐照n-FzSi微带探测器中的辐射损伤效应，该探测器配备有金属悬突和多个保护环。本文对HL-LHC实验中的n-MCz Si/n-Fz Si带形探测器的设计进行了分析和优化，以获得高的CCE。
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基于FARICH的粒子识别性能在重子工厂中的表现（使用机器学习）
Performance of the FARICH-based particle identification at charm superfactories using machine learning
P. N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Science（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）
本文研究了未来重子工厂探测器中Focusing Aerogel Ring Imaging CHerenkov子系统的粒子识别性能，采用机器学习方法优化了信号环重建算法，并通过D0->Kmunu衰变分析验证了其有效性。
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CLAS12 RICH检测器中使用的多阳极光电倍增管的表征
Characterization of Multianode Photomultiplier Tubes for use in the CLAS12 RICH Detector
我们提出了数百个Hamamatsu H12700多阳极光电倍增管（MaPMT）的详细研究结果，表征其响应的切伦科夫光子在第二个环形成像切伦科夫探测器，CLAS12升级的一部分，在杰斐逊实验室。研究的像素总数为25536。在激光测试装置的不同高电压和光强度下测量每个像素的单光电子谱。使用与第一个RICH探测器相同的专用前端电子器件，该设置允许我们表征每个像素的特性，例如增益，量子效率，相邻像素之间的信号串扰，并确定信号阈值以优化其探测切伦科夫光子的效率。最近发表的国家的最先进的数学模型，描述在低光条件下测量的光子探测器的响应函数，扩展到包括描述的串扰贡献的光谱。提取参数的数据库将用于最终选择MaPMT、其在新RICH检测器中的布置以及优化前端电子设备的操作设置。结果表明，H12700型光电倍增管的性能满足位置灵敏单电子探测器的要求。
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具有最小死区和抗正离子反馈保护的成像混合光子探测器
Imaging Hybrid Photon Detectors with Minimized Dead Area and Protection Against Positive Ion Feedback
成像混合光子探测器（HPD）是为了集成在高能物理和天体物理的大面积切伦科夫探测器中而研制的。所提出的设计-专门为实验MAGIC，LHCb和AQUA-RICH开发-包括非常好的成像性能，防止正离子反馈和（或）最小死区。基本的创新进行了详细讨论。
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滨松H8500光电管作为单光子探测器的研究
Investigation of Hamamatsu H8500 phototubes as single photon detectors
我们已经调查了一个显着的样品的Hamamatsu H8500多阳极光电倍增管（MAPMT）作为单光子探测器的响应，鉴于其使用的环形成像切伦科夫计数器的CLAS12光谱仪在托马斯杰斐逊国家加速器设施。为此，采用工作在407.2nm波长的激光器。将样品平均分为标准窗口型（光谱响应在可见光区域）和UV增强窗口型MAPMT。研究证实了这些MAPMT在切伦科夫成像应用中用于单光子检测的适用性。
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基于SiPM的具有定时能力的RICH探测器用于同位素识别
A SiPM-Based RICH Detector with Timing Capabilities for Isotope Identification
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所（INFN）巴里分部）
基于SiPM的RICH探测器结合TOF测量，用于空间应用中的同位素识别，具备高时空分辨能力。
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用于 SiD 或 ILD 的气体 RICH 探测器
A gaseous RICH detector for SiD or ILD
该研究提出一种可集成于 SiD 或 ILD 的紧凑气体 RICH 探测器，用于在高达 50 GeV/c 动量下鉴别 K 介子和 π 介子，并分析影响切伦科夫角分辨率的关键因素。
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关于诺夫哥罗德制造高透明硅基气凝胶板退火过程的特性
On peculiarities of the annealing process for highly transparent silica-based aerogel tiles manufactured in Novosibirsk
Budker Institute of Nuclear Physics（布德克尔核物理研究所）；Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）；Boreskov Institute of Catalysis（博列斯科夫催化研究所）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）
本文研究了诺夫哥罗德制造高透明硅基气凝胶板退火工艺的改进，优化了退火过程以提高气凝胶板的产量，用于环形成像切伦科夫探测器。
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面向大型强子对撞机（LHC）第5和第6运行阶段的ALICE 3探测器概念及其物理性能
The ALICE 3 detector concept for LHC Runs 5 and 6 and its physics performance
ALICE合作组提出适配LHC第5、6运行阶段的下一代探测器ALICE 3，凭借高分辨率径迹系统等先进装置，可开展QGP性质、强子相等多领域创新物理测量，本文介绍其设计、性能与研发现状。
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