Test beam performance of a CBC3-based mini-module for the Phase-2 CMS Outer Tracker before and after neutron irradiation
Authors: Adam W. , Bergauer T. , Damanakis K. , Dragicevic M. , Frühwirth R. , Steininger H. , Beaumont W. , Darwish M.R. , Janssen T. , Kello T. , Rejeb Sfar H. , Van Mechelen P. , Breugelmans N. , Delcourt M. , De Moor A. , D'Hondt J. , Heyen F. , Lowette S. , Makarenko I. , Muller D. , Sahasransu A.R. , Vannerom D. , Van Putte S. , Allard Y. , Clerbaux B. , Dansana S. , De Lentdecker G. , Evard H. , Favart L. , Hohov D. , Khalilzadeh A. , Lee K. , Mahdavikhorrami M. , Malara A. , Paredes S. , Postiau N. , Robert F. , Thomas L. , Vanden Bemden M. , Vanlaer P. , Yang Y. , Benecke A. , Bruno G. , Bury F. , Caputo C. , De Favereau J. , Delaere C. , Donertas I.S. , Giammanco A. , Jaffel K. , Jain S. , Lemaitre V. , Mondal K. , Szilasi N. , Tran T.T. , Wertz S. , Calligaris L. , Brigljević V. , Chitroda B. , Ferenček D. , Mishra S. , Starodumov A. , Šuša T. , Brücken E. , Lampén T. , Martikainen L. , Tuominen E. , Karadzhinova-Ferrer A. , Luukka P. , Petrow H. , Tuuva T. , Agram J.-L. , Andrea J. , Apparu D. , Bloch D. , Bonnin C. , Brom J.-M. , Chabert E. , Charles L. , Collard C. , Dangelser E. , Falke S. , Goerlach U. , Gross L. , Haas C. , Krauth M. , Ollivier-Henry N. , Baulieu G. , Bonnevaux A. , Boudoul G. , Caponetto L. , Chanon N. , Contardo D. , Dupasquier T. , Galbit G. , Marchisone M. , Mirabito L. , Nodari B. , Schibler E. , Schirra F. , Vander Donckt M. , Viret S. , Botta V. , Ebisch C. , Feld L. , Karpinski W. , Klein K. , Lipinski M. , Louis D. , Meuser D. , Özen I. , Pauls A. , Pierschel G. , Röwert N. , Teroerde M. , Wlochal M. , Dziwok C. , Fluegge G. , Pooth O. , Stahl A. , Ziemons T. , Agah A. , Bhattacharya S. , Blekman F. , Campbell A. , Cardini A. , Cheng C. , Consuegra Rodriguez S. , Eckerlin G. , Eckstein D. , Gallo E. , Guthoff M. , Kleinwort C. , Mankel R. , Maser H. , Muhl C. , Mussgiller A. , Nürnberg A. , Otarid Y. , Perez Adan D. , Petersen H. , Rastorguev D. , Reichelt O. , Schütze P. , Sreelatha Pramod L. , Stever R. , Velyka A. , Ventura Barroso A. , Walsh R. , Zuber A. , Albrecht A. , Antonello M. , Biskop H. , Buhmann P. , Connor P. , Garutti E. , Hajheidari M. , Haller J. , Hinzmann A. , Jabusch H. , Kasieczka G. , Klanner R. , Kutzner V. , Lange J. , Martens S. , Mrowietz M. , Nissan Y. , Pena K. , Raciti B. , Schleper P. , Schwandt J. , Steinbrück G. , Tews A. , Wellhausen J. , Ardila L. , Balzer M. , Barvich T. , Berger B. , Butz E. , Caselle M. , Dierlamm A. , Elicabuk U. , Fuchs M. , Hartmann F. , Husemann U. , Kösker G. , Koppenhöfer R. , Maier S. , Mallows S. , Mehner T. , Muller Th. , Neufeld M. , Sander O. , Shvetsov I. , Simonis H.J. , Steck P. , Stockmeier L. , Topko B. , Wittig F. , Anagnostou G. , Assiouras P. , Daskalakis G. , Kazas I. , Kyriakis A. , Loukas D. , Balázs T. , Bartók M. , Márton K. , Siklér F. , Veszprémi V. , Bahinipati S. , Das A.K. , Mal P. , Nayak A. , Pattanaik D.K. , Saha P. , Swain S.K. , Bhardwaj A. , Jain C. , Kumar A. , Kumar T. , Ranjan K. , Saumya S. , Baradia S. , Dutta S. , Palit P. , Saha G. , Sarkar S. , Alibordi M. , Behera P.K. , Behera S.C. , Chatterjee S. , Dash G. , Jana P. , Kalbhor P. , Libby J. , Mohammad M. , Pradhan R. , Pujahari P.R. , Saha N.R. , Samadhan K. , Sharma A. , Sikdar A.K. , Singh R. , Verma S. , Vijay A. , Cariola P. , Creanza D. , de Palma M. , De Robertis G. , Di Florio A. , Fiore L. , Loddo F. , Margjeka I. , Mongelli M. , My S. , Silvestris L. , Albergo S. , Costa S. , Di Mattia A. , Potenza R. , Tricomi A. , Tuve C. , Barbagli G. , Bardelli G. , Brianzi M. , Camaiani B. , Cassese A. , Ceccarelli R. , Ciaranfi R. , Ciulli V. , Civinini C. , D'Alessandro R. , Focardi E. , Latino G. , Lenzi P. , Lizzo M. , Meschini M. , Paoletti S. , Papanastassiou A. , Sguazzoni G. , Viliani L. , Cerchi S. , Ferro F. , Robutti E. , Brivio F. , Dinardo M.E. , Dini P. , Gennai S. , Guzzi L. , Malvezzi S. , Menasce D. , Moroni L. , Pedrini D. , Zuolo D. , Azzi P. , Bacchetta N. , Bortignon P. , Bisello D. , Dorigo T. , Lusiani E. , Tosi M. , Gaioni L. , Manghisoni M. , Ratti L. , Re V. , Riceputi E. , Traversi G. , Asenov P. , Baldinelli G. , Bianchi F. , Bilei G.M. , Bizzaglia S. , Caprai M. , Checcucci B. , Ciangottini D. , Di Chiaro A. , Fanò L. , Farnesini L. , Ionica M. , Magherini M. , Mantovani G. , Mariani V. , Menichelli M. , Morozzi A. , Moscatelli F. , Passeri D. , Piccinelli A. , Placidi P. , Rossi A. , Santocchia A. , Spiga D. , Storchi L. , Tedeschi T. , Turrioni C. , Azzurri P. , Bagliesi G. , Basti A. , Battacharya R. , Beccherle R. , Benvenuti D. , Bianchini L. , Boccali T. , Bosi F. , Bruschini D. , Castaldi R. , Ciocci M.A. , D'Amante V. , Dell'Orso R. , Donato S. , Giassi A. , Ligabue F. , Magazzù G. , Massa M. , Mazzoni E. , Messineo A. , Moggi A. , Musich M. , Palla F. , Parolia S. , Prosperi P. , Raffaelli F. , Ramirez Sanchez G. , Rizzi A. , Roy Chowdhury S. , Sarkar T. , Spagnolo P. , Tenchini R. , Tonelli G. , Venturi A. , Verdini P.G. , Bartosik N. , Bellan R. , Coli S. , Costa M. , Covarelli R. , Dellacasa G. , Demaria N. , Garbolino S. , Garrafa Botta S. , Grippo M. , Luongo F. , Mecca A. , Migliore E. , Ortona G. , Pacher L. , Rotondo F. , Tarricone C. , Vagnerini A. , Ahmad A. , Asghar M.I. , Awais A. , Awan M.I.M. , Saleh M. , Calderón A. , Duarte Campderros J. , Fernandez M. , Gomez G. , Gonzalez Sanchez F.J. , Jaramillo Echeverria R. , Lasaosa C. , Moya D. , Piedra J. , Ruiz Jimeno A. , Scodellaro L. , Vila I. , Virto A.L. , Vizan Garcia J.M. , Abbaneo D. , Abbas M. , Ahmed I. , Albert E. , Allongue B. , Almeida J. , Barinoff M. , Batista Lopes J. , Bergamin G. , Blanchot G. , Boyer F. , Caratelli A. , Carnesecchi R. , Ceresa D. , Christiansen J. , Daguin J. , Diamantis A. , Dudek M. , Faccio F. , Frank N. , French T. , Golyzniak D. , Kaplon J. , Kloukinas K. , Koss N. , Kottelat L. , Kovacs M. , Lalic J. , La Rosa A. , Lenoir P. , Loos R. , Marchioro A. , Mastronikolis A. , Mateos Dominguez I. , Mersi S. , Michelis S. , Nedergaard C. , Onnela A. , Orfanelli S. , Pakulski T. , Papadopoulos A. , Perea Albela F. , Perez A. , Perez Gomez F. , Pernot J.-F. , Petagna P. , Piazza Q. , Robin G. , Scarfì S. , Schleidweiler K. , Siegrist N. , Sinani M. , Szidlik P. , Tropea P. , Troska J. , Tsirou A. , Vasey F. , Vrancianu R. , Wlodarczyk S. , Zografos A. , Bertl W. , Bevilacqua T. , Caminada L. , Ebrahimi A. , Erdmann W. , Horisberger R. , Kaestli H.-C. , Kotlinski D. , Lange C. , Langenegger U. , Meier B. , Missiroli M. , Noehte L. , Rohe T. , Streuli S. , Androsov K. , Backhaus M. , Becker R. , Bonomelli G. , di Calafiori D. , Calandri A. , de Cosa A. , Donega M. , Eble F. , Glessgen F. , Grab C. , Harte T. , Hits D. , Lustermann W. , Niedziela J. , Perovic V. , Reichmann M. , Ristic B. , Roeser U. , Ruini D. , Seidita R. , Sörensen J. , Wallny R. , Bärtschi P. , Bösiger K. , Canelli F. , Cormier K. , De Wit A. , Huwiler M. , Jin W. , Jofrehei A. , Kilminster B. , Leontsinis S. , Liechti S.P. , Macchiolo A. , Maier R. , Molinatti U. , Neutelings I. , Reimers A. , Robmann P. , Sanchez Cruz S. , Takahashi Y. , Wolf D. , Chen P.-H. , Hou W.-S. , Lu R.-S. , Clement E. , Cussans D. , Goldstein J. , Seif El Nasr-Storey S. , Stylianou N. , Walkingshaw Pass K. , Harder K. , Holmberg M.-L. , Manolopoulos K. , Schuh T. , Tomalin I.R. , Bainbridge R. , Borg J. , Brown C. , Fedi G. , Hall G. , Monk D. , Parker D. , Pesaresi M. , Uchida K. , Coldham K. , Cole J. , Ghorbani M. , Khan A. , Kyberd P. , Reid I.D. , Bartek R. , Dominguez A. , Huerta Escamilla C. , Uniyal R. , Vargas Hernandez A.M. , Benelli G. , Coubez X. , Heintz U. , Hinton N. , Hogan J. , Honma A. , Korotkov A. , Li D. , Luo J. , Narain M. , Pervan N. , Russell T. , Sagir S. , Simpson F. , Spencer E. , Tiley C. , Wagenknecht P. , Cannaert E. , Chertok M. , Conway J. , Haza G. , Hemer D. , Jensen F. , Thomson J. , Wei W. , Welton T. , Yohay R. , Zhang F. , Hanson G. , Cooperstein S.B. , Gerosa R. , Giannini L. , Gu Y. , Krutelyov S. , Sathia B.N. , Sharma V. , Tadel M. , Vourliotis E. , Yagil A. , Incandela J. , Kyre S. , Masterson P. , Cumalat J.P. , Ford W.T. , Hassani A. , Karathanasis G. , Marini F. , Savard C. , Schonbeck N. , Stenson K. , Ulmer K.A. , Wagner S.R. , Zipper N. , Alexander J. , Bright-Thonney S. , Chen X. , Cranshaw D. , Duquette A. , Fan J. , Fan X. , Filenius A. , Gadkari D. , Grassi J. , Hogan S. , Kotamnives P. , Lantz S. , Monroy J. , Niendorf G. , Postema H. , Reichert J. , Reid M. , Riley D. , Ryd A. , Smolenski K. , Strohman C. , Thom J. , Wittich P. , Zou R. , Bakshi A. , Berry D.R. , Burkett K. , Butler D. , Canepa A. , Derylo G. , Dickinson J. , Ghosh A. , Gonzalez H. , Grünendahl S. , Horyn L. , Johnson M. , Klabbers P. , Lei C.M. , Lipton R. , Los S. , Merkel P. , Nahn S. , Ravera F. , Ristori L. , Rivera R. , Spiegel L. , Uplegger L. , Voirin E. , Zoi I. , Dittmer S. , Escobar Franco R. , Evdokimov A. , Evdokimov O. , Gerber C.E. , Hackworth M. , Hofman D.J. , Mills C. , Ozek B. , Roy T. , Rudrabhatla S. , Yoo J. , Alhusseini M. , Bruner T. , Haag M. , Herrmann M. , Nachtman J. , Onel Y. , Snyder C. , Yi K. , Davis J. , Gritsan A. , Kang L. , Kyriacou S. , Maksimovic P. , Sekhar S. , Swartz M. , Vami T. , Anguiano J. , Bean A. , Grove D. , Salvatico R. , Smith C. , Wilson G. , Ivanov A. , Kalogeropoulos A. , Reddy G. , Taylor R. , Bloom K. , Claes D.R. , Fangmeier C. , Golf F. , Joo C. , Kravchenko I. , Siado J. , Iashvili I. , Kharchilava A. , Nguyen D. , Pekkanen J. , Rappoccio S. , Akpinar A. , Demiragli Z. , Gastler D. , Gkountoumis P. , Hazen E. , Peck A. , Rohlf J. , Li J. , Parker A. , Skinnari L. , Hahn K. , Liu Y. , Noorudhin S. , Basnet A. , Hill C.S. , Joyce M. , Wei K. , Winer B. , Yates B. , Malik S. , Chawla R. , Das S. , Jones M. , Jung A. , Koshy A. , Liu M. , Negro G. , Schulte J.F. , Thieman J. , Dolen J. , Parashar N. , Pathak A. , Ecklund K.M. , Freed S. , Kumar A. , Nussbaum T. , Demina R. , Dulemba J. , Hindrichs O. , Gershtein Y. , Halkiadakis E. , Hart A. , Kurup C. , Lath A. , Nash K. , Osherson M. , Schnetzer S. , Stone R. , Ally D. , Fiorendi S. , Harris J. , Holmes T. , Lee L. , Nibigira E. , Spanier S. , Eusebi R. , D'Angelo P. , Johns W. , Harr R. , Poudyal N. 
Published: April 2023

Abstract
The Large Hadron Collider (LHC) at CERN will undergo major
upgrades to increase the instantaneous luminosity up to
5–7.5×1034 cm-2s-1. This High Luminosity
upgrade of the LHC (HL-LHC) will deliver a total of
3000–4000 fb-1 of proton-proton collisions at a
center-of-mass energy of 13–14 TeV. To cope with these
challenging environmental conditions, the strip tracker of the CMS
experiment will be upgraded using modules with two closely-spaced
silicon sensors to provide information to include tracking in the
Level-1 trigger selection. This paper describes the performance, in
a test beam experiment, of the first prototype module based on the
final version of the CMS Binary Chip front-end ASIC before and after
the module was irradiated with neutrons. Results demonstrate that
the prototype module satisfies the requirements, providing efficient
tracking information, after being irradiated with a total fluence
comparable to the one expected through the lifetime of the
experiment.