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高強度ビームトラッキング用シリコン検出器の開発

开发用于高强度光束跟踪的硅探测器

基本信息

批准号：
20028001
负责人：
谷田聖
金额：
$ 5.38万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency (2009)Kyoto University (2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20028001/
关键词：
実験核物理放射線・X線・粒子線

项目摘要

本年度は昨年度完成させたシリコンストリップ検出器の設計をもとに、試作品の製作を行い、それをテストした。試作品は3台制作し、そのテストは東北大学光電子理学研究センターにおいて行なった。テスト実験においては、実際に高強度ビームを照射しながら、検出効率を測定した。ビーム強度を変化させながら行った測定では、ビーム強度が上がるにしたがって、検出器のノイズの増加やパイルアップなどによる多少の性能劣化は観察されたが、100Mcpsという超高強度においても検出効率95%以上が出ていることを確認できた。これは当初目標として挙げたビーム強度の10倍であり、高強度ビーム下でのトラッキングに使える検出器を製作するという目標を達成出来た。時間分解能については、4ns(rms)が得られた。また、放射線耐性、位置分解能その他についても狙い通りの結果が得られた。さらに試作品の結果をもとに、改良を加えて実機の製作も行った。試作品において唯一問題となったのが、読み出しIC(APV25)の発熱対策で、ICの温度が動作中には50度に達しており、長期間の動作に多少の不安があったため、放熱を良くする改良を加えた。読み出しについては、1イベントの処理に15ミリ秒もの時間がかかり、1秒間に60イベント程度しかデータを取得できないことが判明した。J-PARCでは、他のシステムの処理時間は300～400マイクロ秒程度であり、この点を改良する必要がある。時間がかかる原因は判明しており、ゼロサプレッションをすれば解決できる見通しが得られているが、その実装は今後の課題である。

This year, we completed the design and production of the test equipment. The test work is produced by three units, and the research center of optoelectronic science of Tohoku University is in the middle of the process. In the middle of the day, the high intensity radiation was measured. The intensity of the detector is changed to determine the amount of performance degradation. The detection efficiency is more than 95% and the detection efficiency is confirmed to be 100Mcps. The original goal is to make the detector 10 times stronger than the original goal, and the goal is to make the detector 10 times stronger than the original goal. Time decomposition can be achieved with 4ns(rms). The results of radiation tolerance, position resolution and other factors are obtained. The results of the trial work are as follows: The only problem in the trial is that the temperature of the IC(APV25) reaches 50 degrees during operation, and the temperature of the IC reaches 50 degrees during long-term operation. The time of processing is 15 seconds, the time of processing is 60 seconds, and the time of processing is 15 seconds. The processing time of J-PARC is 300~400 seconds. The reason for this is to determine whether the problem will be solved in the future.