计时技术的简史
高能物理 - 实验
2026-03-12 v1
摘要
本综述追溯了粒子物理实验中精密计时技术的演进，自1990年代大规模应用色散体和光倍增管(PMT)系统，至未来对撞机的皮秒级精度探测器。共识别出四个技术代际：(i) 离散电子器件时代(NIM、CAMAC、VME)及PMT，确立了计时的三大经典用途——基于飞行时间的时间识别、背景和叠加抑制、方向性触发；(ii) 硅基技术革命，由硅光倍增管(SiPM)、低增益雪崩二极管(LGAD)和应用专用集成电路(ASIC)驱动；(iii) 当前向普遍四维(4D)轨迹跟踪过渡，其中时间成为沿粒子轨迹每一点的坐标。HL-LHC(CM MTD、ATLAS HGTD、CMS HGCAL)等正在建设中的系统展示了30--50 ps硅基计时在百万通道规模上的成熟。EIC、LHCb VELO Upgrade II和ALICE 3将该技术推向辐射硬度、材料预算和细粒度的新范式。(iv) 远期设施如微子共形和FCC需要进一步跃迁至约10 ps，确立下一十年探测器研发的议程。
引用
@article{arxiv.2603.10762,
title = {A brief history of Timing},
author = {N. Cartiglia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.10762},
year = {2026}
}
备注
TIPP 2026 conference