The CMS Phase-1 Pixel Detector Upgrade

Use Siena air (University of Siena)

Abstract

The CMS detector at the CERN LHC features a silicon pixel detector as its innermost subdetector. The original CMS pixel detector has been replaced with an upgraded pixel system (CMS Phase-1 pixel detector) in the extended year-end technical stop of the LHC in 2016/2017. The upgraded CMS pixel detector is designed to cope with the higher instantaneous luminosities that have been achieved by the LHC after the upgrades to the accelerator during the first long shutdown in 2013-2014. Compared to the original pixel detector, the upgraded detector has a better tracking performance and lower mass with four barrel layers and three endcap disks on each side to provide hit coverage up to an absolute value of pseudorapidity of 2.5. This paper describes the design and construction of the CMS Phase-1 pixel detector as well as its performance from commissioning to early operation in collision data-taking.

Authors 99

1. W. Adam

   Institute of High Energy Physics

   Affiliation as printed

   Institut für Hochenergiephysik, Wien, Austria

2. T. Bergauer

   Institute of High Energy Physics

   Affiliation as printed

   Institut für Hochenergiephysik, Wien, Austria

3. D. Blöch

   Institute of High Energy Physics

   Affiliation as printed

   Institut für Hochenergiephysik, Wien, Austria

4. M. Dragicevic

   Institute of High Energy Physics

   Affiliation as printed

   Institut für Hochenergiephysik, Wien, Austria

5. Rudolf Konrad Fruhwirth

   Institute of High Energy Physics

   Affiliation as printed

   Institut für Hochenergiephysik, Wien, Austria

6. V. Hinger

   Institute of High Energy Physics

   Affiliation as printed

   Institut für Hochenergiephysik, Wien, Austria

7. H. Steininger

   Institute of High Energy Physics

   Affiliation as printed

   Institut für Hochenergiephysik, Wien, Austria

8. Di Croce D.

   University of Antwerp

   Affiliation as printed

   Universiteit Antwerpen, Antwerpen, Belgium

9. X. Janssen

   University of Antwerp

   Affiliation as printed

   Universiteit Antwerpen, Antwerpen, Belgium

10. J. Lauwers

    University of Antwerp

    Affiliation as printed

    Universiteit Antwerpen, Antwerpen, Belgium

11. P. Van Mechelen

    University of Antwerp

    Affiliation as printed

    Universiteit Antwerpen, Antwerpen, Belgium

12. N. Van Remortel

    University of Antwerp

    Affiliation as printed

    Universiteit Antwerpen, Antwerpen, Belgium

13. F. Blekman

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

14. SS Chhibra

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

15. J. De Clercq

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

16. J. D’Hondt

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

17. S. Lowette

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

18. S. Moortgat

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

19. A. Morton

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

20. Kirill Skovpen

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

21. Abanti Ranadhir Sahasransu

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

22. E. S. Bols

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

23. Van Mulders P.

    Vrije Universiteit Brussel

    Affiliation as printed

    Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

24. Yannick Allard

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

25. D. Beghin

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

26. B. Bilin

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

27. B. Clerbaux

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

28. De Lentdecker G

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

29. H. Delannoy

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

30. Deng W.

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

31. L. Favart

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

32. R. Goldouzian

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

33. A. Grebenyuk

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

34. A. K. Kalsi

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

35. Mostafa Mahdavikhorrami

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

36. Inna Makarenko

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

37. L. Moureaux

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

38. A. Popov

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

39. N. Postiau

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

40. F. Robert

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

41. Z. Song

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

42. L. Thomas

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

43. P. Vanlaer

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

44. D. Vannerom

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

45. Wang Q.

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

46. Wang H.

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

47. Yang Y.

    Université Libre de Bruxelles

    Affiliation as printed

    Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgium

48. O. Bondu

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

49. G. Bruno

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

50. C. Caputo

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

51. P. David

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

52. Christophe Delaere

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

53. M. Delcourt

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

54. A. Giammanco

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

55. V. Lemaitre

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

56. J. Prisciandaro

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

57. A. Saggio

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

58. Nicolas Szilasi

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

59. Marono M. V.

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

60. P. Vischia

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

61. J. Zobec

    UCLouvain

    Affiliation as printed

    Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium

62. V Brigljevic

    Ruđer Bošković Institute

    Affiliation as printed

    Institut Rudjer Bosković, Zagreb, Croatia

63. D. Ferenček

    Ruđer Bošković Institute

    Affiliation as printed

    Institut Rudjer Bosković, Zagreb, Croatia

64. Devdatta Majumder

    Ruđer Bošković Institute

    Affiliation as printed

    Institut Rudjer Bosković, Zagreb, Croatia

65. M. Roguljić

    Ruđer Bošković Institute

    Affiliation as printed

    Institut Rudjer Bosković, Zagreb, Croatia

66. A. Starodumov

    Ruđer Bošković Institute

    Affiliation as printed

    Institut Rudjer Bosković, Zagreb, Croatia

67. T. Susa

    Ruđer Bošković Institute

    Affiliation as printed

    Institut Rudjer Bosković, Zagreb, Croatia

68. P. Eerola

    University of Helsinki

    Affiliation as printed

    Department of Physics, University of Helsinki, Helsinki, Finland

69. E. Brucken

    Helsinki Institute of Physics

    Affiliation as printed

    Helsinki Institute of Physics, Helsinki, Finland

70. A. Gadda

    Helsinki Institute of Physics

    Affiliation as printed

    Helsinki Institute of Physics, Helsinki, Finland

71. T. Lampén

    Helsinki Institute of Physics

    Affiliation as printed

    Helsinki Institute of Physics, Helsinki, Finland

72. Laura Martikainen

    Helsinki Institute of Physics

    Affiliation as printed

    Helsinki Institute of Physics, Helsinki, Finland

73. E. Tuominen

    Helsinki Institute of Physics

    Affiliation as printed

    Helsinki Institute of Physics, Helsinki, Finland

74. R. Turpeinen

    Helsinki Institute of Physics

    Affiliation as printed

    Helsinki Institute of Physics, Helsinki, Finland

75. Winkler A.

    Helsinki Institute of Physics

    Affiliation as printed

    Helsinki Institute of Physics, Helsinki, Finland

76. P. Luukka

    Lappeenranta-Lahti University of Technology

    Affiliation as printed

    Lappeenranta-Lahti University of Technology, Lappeenranta, Finland

77. Tuure Tuuva

    Lappeenranta-Lahti University of Technology

    Affiliation as printed

    Lappeenranta-Lahti University of Technology, Lappeenranta, Finland

78. Jean-Laurent Agram

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

79. J. Andrea

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

80. D. Bloch

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

81. C. Bonnin

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

82. G. Bourgatte

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

83. J.-M. Brom

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

84. E. Chabert

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

85. L. Charles

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

86. C. Collard

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

87. E. Dangelser

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

88. U. Goerlach

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

89. Clément Grimault

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

90. L. Gross

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

91. M. Krauth

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

92. Nicolas Ollivier-Henry

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

93. Jimenez E. S.

    Centre National de la Recherche Scientifique · Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien · Université de Strasbourg

    Affiliation as printed

    Université de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7178, Strasbourg, France

94. G. Baulieu

    Lyon 1 Université · Centre National de la Recherche Scientifique · Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules · Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon

    Affiliation as printed

    Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, France

95. G. Boudoul

    Lyon 1 Université · Centre National de la Recherche Scientifique · Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules · Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon

    Affiliation as printed

    Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, France

96. L. Caponetto

    Lyon 1 Université · Centre National de la Recherche Scientifique · Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules · Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon

    Affiliation as printed

    Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, France

97. Nicolas Chanon

    Lyon 1 Université · Centre National de la Recherche Scientifique · Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules · Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon

    Affiliation as printed

    Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, France

98. D. Contardo

    Lyon 1 Université · Centre National de la Recherche Scientifique · Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules · Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon

    Affiliation as printed

    Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, France

99. P. Dené

    Lyon 1 Université · Centre National de la Recherche Scientifique · Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules · Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon

    Affiliation as printed

    Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, France