ALICE 内径迹系统的升级

在 2018/2019 年大型强子对撞机（LHC）的长停机期间，ALICE 实验计划安装一套新型内径迹系统。它将用基于单片有源像素传感器（Monolithic Active Pixel Sensors）的七层探测器系统取代当前的六层探测器系统。升级后的内径迹系统将具有显著改进的径迹重建和顶点定位能力，以及更高的读出速率，以应对 LHC 预期的 Pb-Pb 亮度增加。选择单片有源像素传感器是由 ALICE 作为处理低横动量稀有过程的重离子实验的具体需求所驱动的。这导致对最内三层每层 0.3$$ 的材料预算提出了严格要求。此外，对于最小偏差事件，最内层探测器将看到平均约为 $\sim 19 \mathrm{cm}^{-2}/\mathrm{event}$ 的高击中密度，并且必须能够承受最大 700 kRad 的总电离剂量（TID）和 $1\times 10^{13}$ 1 MeV n$_\mathrm{eq}/\mathrm{cm}^{2}$ 的非电离能量损失（NIEL）辐射负荷。单片有源像素传感器探测器采用 TowerJazz 0.18 $\mu$m CMOS 成像传感器工艺制造，晶圆具有高电阻率外延层。本文总结了近期的研发活动，并重点关注大规模像素传感器原型的结果。