ATLAS MDT TDC 模拟用于 LHC Run3 与 HL-LHC
仪器与探测器
2026-02-04 v1
摘要
大型强子对撞机（LHC）于 2022 年启动了 Run 3 运行，Run 3 的峰值瞬时亮度可能达到 3 x 10^34 cm-2s-1。ATLAS 受控漂移管（MDT）探测器是 ATLAS 铝磁谱仪中精密跟踪系统的主要组成部分。对于预期的 100 kHz 级触发率和超过 5% 的复杂死区时间，理解 MDT 前端（FE）读出电子学的潜在问题至关重要。我们使用 2022 年收集的原始数据模拟 MDT 探测器预期的命中率，并对 ATLAS 铝磁 TDC（Time-to-Digital Converter）（AMT）芯片进行当前配置下的真实仿真。我们通过使用 Modelsim 软件分析在不同亮度条件下、以 100 kHz 的 L1 触发率下的 AMT 芯片性能，包括触发/L1/读出缓冲区占用情况和命中丢失比例。即使在亮度为 5.01 x 10^34 cm-2s-1、死区时间为 5% 且 L1 触发率为 100 kHz 的情况下，最热的 MDT 探测器（BIL3C05）的命中丢失比例也低于 5%，表明 AMT 在 Run 3 条件下即可无问题运行。MDT 触发和读出电子学将在高亮度 LHC（HL-LHC）运行期间进行触发无感读出替换。我们还模拟了 AMT 在触发无感模式下可达 7.44 x 10^34 cm-2s-1 的行为，并在某些 FE 电子学无法在长停机期 3（LS3）内替换的情况下提出可能的 AMT 配置方案。
引用
@article{arxiv.2602.03795,
title = {ATLAS MDT TDC Simulations for LHC Run3 and HL-LHC},
author = {Jiajin Ge and Bing Li and Markus Fras and Junjie Zhu and Bing Zhou and Tiesheng Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.03795},
year = {2026}
}