Development of High-Speed X-ray Imager using 10Gb Ethernet Transmission Data Acquisition System

使用10Gb以太网传输数据采集系统开发高速X射线成像仪

• 批准号: 21K14174
• 负责人: 西村 龍太郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 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-21K14174/
• 关键词: X線イメージング; 半導体検出器; SOIPIX; 二次元検出器; DAQ; 検出器; データ収集システム; 10Gb Ethernet

本研究課題においては、二次元半導体検出器であるSOIピクセル検出器INTPIX4NAを用いたX線イメージャの開発を目指している。このINTPIX4NAは17um正方画素を832×512ピクセル搭載した有効視野14×9mmの検出器であり、5-20keVの範囲のX線に対して高い解像特性を持つことから、申請者の所属するKEK放射光施設に置いても期待される検出器の一つである。放射光施設での利用が可能なX線イメージャの完成に向けて、本課題では高速読み出しに対応するデータ収集システム基板とINTPIX4NA検出器のX線イメージャ用基板を開発し、これらを統合したカメラパッケージの構築を進めている。昨年度までの実施内容として、以下の項目を実施済みである。(1)10GbE対応データ収集基板を用いたX線イメージャの設計を進めた。(2)検出器制御に用いる10GbE対応データ収集基板について、動作検証を実施し、検証内容を基に一部改修・追加基板の開発を行った。(3)INTPIX4NAを1素子搭載した、真空容器内での冷却に対応するX線イメージャ用基板を開発した。(4)検出器基板・冷却容器の開発を行った。以上を踏まえ、今年度に実施した研究実績は以下の通りである。(1)開発した10GbE対応データ収集基板・INTPIX4NA検出器基板・冷却容器を用いた撮像試験を実施し、本検出器の特性が発揮される低強度のエネルギー領域5-20keVのX線を用いる光学系における有効性を確認した。(2)得られた試験結果を基にノイズ特性の改善、利便性の向上のための方策を検討した。

This research topic is aimed at the development of a two-dimensional semiconductor detector called INTPIX 4NA. The INTPIX 4NA has 17um square pixels and is mounted on an 832×512 computer. It has an effective field of view of 14× 9 mm. It has high resolution characteristics for X-rays in the range of 5-20keV. This is what the applicant is looking forward to in his KEK radiation facility. The object of the present invention is to develop and integrate a high-speed radiation detector with an X-ray detector substrate and an INTPIX 4NA detector. Last year, the implementation of the following projects was carried out. (1) 10GbE integrated circuit board design (2)10GbE for detection and control, implementation of operation detection, basic modification of detection contents, development of additional substrates (3)INTPIX4NA 1 element mounting, cooling inside the vacuum vessel, X-ray detection substrate opening (4)Development of detector substrate and cooling container This year's research has been carried out in the following ways: (1)10GbE detector substrate INTPIX4NA detector substrate Cooling container Application imaging test was carried out, the detector characteristics were developed low intensity laser field 5-20keV X-ray application optical system effectiveness was confirmed (2)The results of the test are based on the improvement of the characteristics, convenience and improvement of the method.

项目成果

Development of new high speed data acquisition system prototype for SOI pixel detector using 10 Gb Ethernet SiTCP

使用 10 Gb 以太网 SiTCP 开发用于 SOI 像素探测器的新型高速数据采集系统原型

• 发表时间: 2021
• 作者: Nishimura R.;Kishimoto S.;Arai Y.;Miyoshi T.
• 通讯作者: Miyoshi T.

SOIピクセル検出器と10Gb版SiTCPライブラリを用いたX線カメラの開発

使用 SOI 像素探测器和 10Gb 版本 SiTCP 库开发 X 射线相机

• 发表时间: 2022
• 作者: 西村龍太郎;岸本俊二;五十嵐教之;新井康夫;三好敏喜
• 通讯作者: 三好敏喜

PF-DAQSIX

PF-DAQSIX

FPGA基板と10Gb Ethernetを用いたINTPIX4NA検出器撮像システムの開発 II

使用 FPGA 板和 10Gb 以太网 II 开发 INTPIX4NA 探测器成像系统

• 发表时间: 2023
• 作者: 西村龍太郎;新井康夫;岸本俊二;五十嵐教之
• 通讯作者: 五十嵐教之

FPGA基板と10Gb Ethernetを用いたSOIピクセル検出器読出しシステムの開発

使用 FPGA 板和 10Gb 以太网开发 SOI 像素检测器读出系统

• 发表时间: 2021
• 作者: 西村龍太郎;新井康夫;三好敏喜;岸本俊二
• 通讯作者: 岸本俊二