Mighty Tracker -- LHCb 的 MightyPix 性能研究

计划在 LHC 的 LS4 期间在 LHCb 安装一个新的下游径迹系统，称为 Mighty Tracker。这将使瞬时亮度从 $2\cdot10^{33}~\mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}$ 增加到 $1.5\cdot10^{34}~\mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}$，从而导致整体辐照度增加，占用率最高可达六倍。为了保持材料预算与当前探测器一样低甚至更低，Mighty Tracker 计划作为一个混合系统，内部区域使用硅像素，外部区域使用闪烁光纤。对于像素探测器部分，将使用像素尺寸为 $55~\mathrm{x}~165~\mathrm{\mu m^2}$ 的 HV-CMOS MAPS。选择该技术是因为其生产成本低、材料预算低、辐射耐受性高和时间分辨率好。为了满足要求，传感器的开发和表征侧重于高达 $2\cdot10^{15~}\mathrm{MeVn_{eq}}/\mathrm{cm^2}$ 通量的辐射损伤以及 $\leq3~\mathrm{ns}$ 的时间分辨率。由于 LHCb 的 $40~\mathrm{MHz}$ 无触发 DAQ，时间分辨率受到限制。为了表征和进一步开发 MightyPix，开发了一种名为 MARS（Mighty TrAcker Readout System）的新读出系统。MARS 是一个模块化系统，能够在实验室以及测试束设施中测试不同的单芯片。它已被用于对开发芯片进行初步表征研究，调查辐射耐受性和时间分辨率，以及传感器设置对整体性能的依赖性。