Improvement for sensitivity of muon rare decay search with robust and high-efficient trigger system in the high radiation environment

高辐射环境下鲁棒高效触发系统提高μ子稀有衰变搜索灵敏度

• 批准号: 21K13941
• 负责人: 吉田 学立
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K13941/
• 关键词: ミューオン; トリガー; 高放射線環境; 高放射能環境

茨城県東海村J-PARCにおいて、世界最高強度のミューオンビームを用いたμ稀崩壊探索を行うCOMET実験のためのトリガー機構の開発を行なった。大強度ミューオンビームに起因する高放射線環境においても、高効率で動作が可能なトリガー機構を構築することで、探索感度の向上が期待できる。当該年度は、トリガー機構のフロントエンドとなる電子回路の改良および量産を行った。主に電源部分の安定化の改良を施し、実験で必要なトリガー用の電子回路をほぼ揃えることに成功した。また、最小構成ながら実機とほぼ同等のセットアップを用意し、トリガー機構全体の統合的な動作試験および性能評価を行い、トリガー発行のために要求される性能を満たすことを確認することができた。同時に、FPGAへのファームウェアダウンロードの試験も行い、ダウンロード機構の開発の第一段階に着手した。一方、トリガー決定を行う電子回路のFPGAに実装するアルゴリズムの改良の研究も進んだ。FPGA上での深層学習アルゴリズムによるリアルタイムトリガー決定を実現する手法の評価を開始し、実際にトリガー用フロントエンド電子回路への搭載が実現可能であることを示した。具体的には、hls4mlを用いて、ニューラルネットワークによるヒットパターンのイベント識別をFPGAに搭載し、オンラインで高効率トリガー決定することが可能であるとシミュレーションで確認した。また、簡略化した識別アルゴリズムではあるが、実機の電子回路に搭載されたFPGAにファームウェアをダウンロードし、オンラインでリアルタイムに結果を出力できることを実証した。

Ibaraki Tokai Village J-PARC, the world's highest intensity of High intensity, high efficiency, high radiation environment, high efficiency, high sensitivity, high efficiency, high efficiency, During the year, the improvement of electronic circuits and mass production of electronic circuits were carried out. The main power supply part of the stability of the implementation of the improvement, it is necessary to use the electronic circuit to achieve success The minimum composition of the machine is equivalent to the performance evaluation of the entire organization. At the same time, the FPGA's design and implementation of the test equipment, the development of the equipment in the first stage A study on the improvement of FPGA for electronic circuit design The evaluation of the implementation of the deep learning algorithm on the FPGA starts, and the implementation of the implementation of the electronic circuit is possible. The specific hls4ml can be used to determine whether the FPGA is equipped with a high-efficiency device. In order to simplify the process, the FPGA is installed in the electronic circuit of the machine.

项目成果

The Trigger Development for the COMET Cylindrical Detector System

COMET圆柱形探测器系统的触发器开发

• 发表时间: 2023
• 作者: Dekkers Sam;Nakazawa Yu;Fujii Yuki;Yoshida Hisataka;Wong Ting Sam;Ueno Kazuki;Nash Jordan;Masaki Miyataki
• 通讯作者: Masaki Miyataki

Radiation Tolerance of Online Trigger System for COMET Phase-I

• DOI: 10.1109/tns.2021.3084961
• 发表时间: 2020-10
• 期刊: IEEE Transactions on Nuclear Science
• 影响因子: 1.8
• 作者: Sam Dekkers;Y. Nakazawa;Y. Fujii;H. Yoshida;T. Wong;K. Ueno;J. Nash

Test of a small prototype of the COMET cylindrical drift chamber

COMET 圆柱形漂移室小型原型的测试

• DOI: 10.1016/j.nima.2021.165756
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
• 作者: Wu C.;Wong T.S.;Kuno Y.;Moritsu M.;Nakazawa Y.;Sato A.;Sakamoto H.;Tran N.H.;Wong M.L.;Yoshida H.;Yamane T.;Zhang J.
• 通讯作者: Zhang J.

COMET Phase-Iにおける高速オンライン事象選別トリガーシステムの開発状況

COMET一期高速在线事件筛选触发系统开发现状

• 发表时间: 2023
• 作者: 宮滝雅己;上野一樹;中沢遊;藤井祐樹;吉田学立;MyeongJae Lee
• 通讯作者: MyeongJae Lee