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Sensitivity improvement of the CTA-LST aiming for detecting gamma-ray signal from Dark Matter annihilation

提高 CTA-LST 的灵敏度，旨在检测暗物质湮灭产生的伽马射线信号

基本信息

批准号：
21H01106
负责人：
齋藤隆之
金额：
$ 10.73万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01106/
关键词：
SiPM 大気チェレンコフ望遠鏡暗黒物質 CTA 大口径望遠鏡

项目摘要

暗黒物質の対消滅により生じる高エネルギーガンマ線を検出するため、CTA大口径望遠鏡のさらなる好感度化を目指し、SiPMモジュールの開発を進めている。2021年度の具体的な研究目標は、 SiPMの出力波形の整形（数百nsの幅を3ns程度に）、4つのSiPMの信号の合算、ゲインの温度依存性に対する補償回路の開発、の３つであった。まず、波形整形については解析的な計算、回路シミュレーション、回路の試作を経て、300 ns 程度ある長いテールの部分を削り、約2 nsの幅に縮めることに成功した。一方で、振幅も1/7程度に減少してしまうため、アンプで補正する必要があることもわかった。また、信号の合算回路については、MEG実験で開発された信号合成回路を用い、４つの信号を合成させることに成功した。波形に僅かなアンダーシュートが生じてしまったものの、電荷分解のもほとんど劣化されることなく、信号を合成することに成功した。アンダーシュートが解析やトリガーに影響するようであれば、インピーダンスの調整を行い、改良する予定である。また、温度補償回路の開発もうまく進んだ。浜松ホトニクス社製MPPC, S14521のゲインは、-1℃程度の温度依存性があった。温度に依存してバイアス電圧を上げることで補償ができるので、浜松ホトニクス社製の電源チップC14156を用いてそのような補償回路を開発した。C14156は温度に依存した出力を出せるだけでなく、その温度計数を制御することができる。３０度を中心に温度依存性を最小化すべく温度計数を調整し、0.08%/℃まで低減することに成功した。

Dark matter destruction, high temperature radiation, line detection, CTA large-aperture telescope, and the development of SiPM. Specific research objectives for 2021 include shaping of SiPM output waveform (amplitude of several hundred ns to 3ns), summation of SiPM signal, development of compensation loop for temperature dependence, and development of compensation loop. The calculation of the analysis, the loop configuration, the trial operation of the loop, the length of the loop, the amplitude of the loop, and the amplitude of the loop are successful. A party, amplitude 1/7 degree reduction, a party to the necessary correction The signal synthesis circuit is successfully used. The waveform is generated, the charge is decomposed, and the signal is synthesized. The analysis of the impact of the change in the environment, the adjustment of the environment, the improvement of the environment. The temperature compensation circuit is opened and closed. MPPC, S14521, temperature dependence at-1℃. Temperature dependent voltage compensation circuit is opened for power supply C14156 C14156 Temperature Dependent Output Control 30 ° C Center Temperature Dependence Minimized Temperature Count Adjusted 0.08%/℃ Low