Development of optical telescopes with nano-second time resolution and sub-miliarcsecond angular resolution

开发具有纳秒时间分辨率和亚毫角秒角分辨率的光学望远镜

• 批准号: 20K20929
• 负责人: 齋藤 隆之
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20929/
• 关键词: SiPM; 大気チェレンコフ望遠鏡; 強度干渉系; ダークカウント; MUSIC ASIC; 可視光望遠鏡; チェレンコフ望遠鏡; ナノ秒時間分解能

本研究の肝である強度干渉系の感度をあげるには、高い量子効率が求められる。その点で、従来型の光電子増倍管よりも、半導体光センサーSiPMが勝る。一方で、強度干渉系にとっては出力パルスの幅も感度に直結する。狭ければ狭いほど時刻情報が正確になり、強度干渉の精度が上がる。しかし通常SiPMのパルス幅は数十から数百ナノ秒あり、従来型の光電子増倍管には劣る。読み出し回路で整形することにより、その問題を解決する予定であったが、浜松ホトニクスの提案により、センサーそのものの出力波形を細くできる可能性があることがわかった。そこで、方針を転換し、浜松ホトニクスとともに、特殊なSiPMを開発した。クエンチング抵抗を極端に大きくすることにより、出力幅は3-4 ナノ秒となった。その副産物として、パルスの後に2マイクロ秒の長さのテールが続くこともわかった。そのテールの原因を詳しく探ったが、SiPMのマイクロセルの放電に時間がかかるためと判明した。それは、バイアス電圧の回復にも時間がかかることも意味するが、強度干渉系の場合、強い光を検出することがないため、ほとんど問題にならないこともわかった。ダークカウントレートや光クロストークの確率にも問題がないことが確かめられた。さらに、それを搭載するモジュールについても開発をすすめた。これまで開発してきた信号合算回路や温度補償回路、ライトガイドを搭載し、大口径望遠鏡に搭載できる形のモジュールのデザインが完成した。

In this study, the sensitivity of the intensity of the stem system was determined. The semiconductor power source SiPM can be used as a semiconductor power source. A square, intensity interference system is used to determine the amplitude and sensitivity of the output. Time information is accurate and accuracy of intensity is improved. Usually, SiPM has an amplitude of tens or hundreds of seconds, and photoelectron multiplier tubes of different types are inferior. The output waveform of the circuit is shaped according to the probability of solving the problem. The policy changes, the policy changes The maximum resistance is 3 - 4 seconds. The by-product of the game is the game. The reason for this is to find out the reason why SiPM should be set aside. For example, if the voltage is too high, the recovery time is too low. The question of the accuracy of the information is whether the information is accurate or not. The first is to open the door and open the door. This has enabled the development of a simple signal summing circuit, a temperature compensation circuit, a radio frequency converter, and a large-aperture telescope with a rectangular monitor device.

项目成果

University of Geneva(スイス)

日内瓦大学（瑞士）

CTA 報告 210:CTA大口径望遠鏡のためのSiPM モジュールの開発(2)

CTA报告210：CTA大口径望远镜SiPM模块的开发（2）

• 发表时间: 2022
• 作者: Kusaka Haruki;Ishibiki Ryota;Toyoda Masayuki;Tokunaga Tomoharu;Yamamoto Akiyasu;Miyakawa Masashi;Matsushita Kyosuke;Miyazaki Keisuke;Li Linghui;Shinde Satish Laxman;S. L. Lima Mariana;Sakurai Takeaki;Nishibori Eiji;Masuda Takuya;Horiba Koji;Watanabe Kenji;齋藤隆之
• 通讯作者: 齋藤隆之

CTA大口径望遠鏡のためのSiPMモジュールの開発

CTA大口径望远镜SiPM模块开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Kusaka Haruki;Ishibiki Ryota;Toyoda Masayuki;Tokunaga Tomoharu;Yamamoto Akiyasu;Miyakawa Masashi;Matsushita Kyosuke;Miyazaki Keisuke;Li Linghui;Shinde Satish Laxman;S. L. Lima Mariana;Sakurai Takeaki;Nishibori Eiji;Masuda Takuya;Horiba Koji;Watanabe Kenji;齋藤隆之;橋山 和明
• 通讯作者: 橋山 和明

CTA大口径望遠鏡の高画素化に向けたSiPMモジュールの開発

开发用于增加CTA大口径望远镜像素数的SiPM模块

• 发表时间: 2021
• 作者: 林馨;下橋正和;井原慶彦;神田朋希;松井一樹;小濱芳允;木村健太;木村剛;齋藤隆之
• 通讯作者: 齋藤隆之

SiPM characterisation at University of Tokyo

东京大学的 SiPM 表征

• 发表时间: 2021
• 作者: S.Sato;J.Kataoka;J.Kotoku;M.Taki;A.Oyama;L.Tagawa;K.Fujieda;F.Nishi;T.Toyoda;Takayuki Saito
• 通讯作者: Takayuki Saito