stripixel型半導体検出器の開発

条带式半导体探测器的研制

基本信息

批准号：
17740182
负责人：
東城順治
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740182/
关键词：
実験核物理素粒子実験超精密測定

项目摘要

本研究の目的は、高位置分解能荷電粒子飛跡検出器へ応用するためのstripixel型半導体検出器を開発することである。平成17年度は、実用化を目指した検出器の第一段階として、RHIC衝突型加速器PHNEIX実験用のstripixel型半導体検出器のプロトタイプを製作し、その性能評価を行った。プロトタイプ検出器は、シリコンセンサー、信号読み出しIC、回路基板で構成し、製作した。使用したセンサーは、5μmライン/3μmスペースの渦巻き電極構造、ピクセルサイズ1000μm×80μm、ピクセル数15,360、ストリップ数1,536、センサーサイズ63.6mm×34.9mm、センサー厚625μmのものである。信号読み出しICには、米国フェルミ国立研究所テバトロン加速器実験用に開発されたSVX4チップを用いた。回路基板は、SVX4チップの制御ならびにセンサーへの電圧を印加できるよう設計・製作を行った。プロトタイプ検出器の信号を読み出すため、LabVIEWに基づくデータ収集システムの構築を行った。検出器の性能評価として、センサーの電気特性の測定、ノイズの測定、波長1,060nmの赤外レーザーを用いた信号電荷分割特性の測定を行った。センサーの電気特性の測定では、空乏層化電圧約100V、1ストリップあたりの漏れ電流約0.12-0.20nAを得、十分な性能であることを確認した。ノイズの測定では、約850e^- rmsを測定し、非常に良いS/N比約26が期待されることを示した。また、赤外レーザー入射によるテストでは、渦巻き電極間の信号電荷分割特性を測定することを目指したが、レーザーのスポットサイズに問題があり、最終的な結論を得るには至らず、今後の課題である。なお、平成17年度に行った研究のpreliminaryな成果は、国際会議VERTEX2005で報告を行い、論文を発表予定である。

这项研究的目的是开发一个条纹类型的半导体检测器，以应用于高位分辨率的带电粒子轨道探测器。 2005年，作为旨在实际使用的检测器的第一阶段，我们为RHIC碰撞加速器Phneix实验制造了条纹型型半导体检测器的原型，并评估了其性能。原型检测器是通过使用硅传感器，信号读数IC和电路板构造和制造的。所使用的传感器是具有5μm线/3μm空间的漩涡电极结构，像素尺寸1000μmx80μm，像素计数15,360，条计数1,536，传感器尺寸63.6mm x 34.9mm，传感器厚度为625μm。信号读数IC是为美国费米国家实验室的Tevatron Accelerator实验开发的SVX4芯片。电路板的设计和制造以控制SVX4芯片并将电压施加到传感器上。构建了基于LabView的数据采集系统，以读取原型检测器的信号。为了评估检测器的性能，我们测量了传感器的电特性，测量噪声，并使用波长为1,060 nm的红外激光测量了信号电荷分裂特性。传感器的电气特性的测量得出的耗尽电压约为100V，泄漏电流约为每条条的0.12-0.20na，证实了性能就足够了。噪声测量值约为850 e^-RM，表明预期的信噪比非常好。此外，在使用红外激光发病率的测试中，我们旨在测量涡流电极之间的信号电荷分裂特性，但是激光的斑点大小存在问题，并且我们尚未达到最终结论，这是未来的挑战。 2005年进行的研究的初步结果将在Vertex2005国际会议上报告，并将发表论文。