ワイドギャップ半導体センサーとサブミクロンASICによる耐放射線計測システム開発

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本年度の研究実績として、予定通りワイドギャップ半導体の耐放射線センサーとしての有効性を明らかにするため、１）SiC の基本特性および耐放射線性の評価を行った。その結果、シリコンと比較して小さいリーク電流であること、中性子線照射でリークに変化が見られないことが確認できた。加えて、前方ミューオン検出器のプロトタイプ製作に向けた開発に着手した。具体的には以下の２点となる。２）センサー読み出し用 ASIC の試作を行った。構成は 8ch Amplifier - Shaper - Discriminator + 8-bit ADC であり、内部に PLL を実装する。ADC のサンプリングレートは 10MS/s ないし 12.5MS/s である。その結果、基本動作の確認ができた。３）前方ミューオン検出器のプロトタイプ製作に着手した。ビームチャンバーの直径は 250mm であり、プロトタイプは高さ 220mm の８角形の形状で試作した。プロトタイプは 5mm 角サイズの SiC 256 個を２次元アレイに実装するための薄い 100um 厚のセンサー基板とセンサー読み出しの ASIC 基板からなり、両者の製作を行った。センサー基板はセンサーを実装するビームのあたる中心部と読み出し ASIC 基板の接続用の周辺部に分かれているが、前方ミューオン検出器後段への検出器へ与える影響を最小限にするべく物質量を小さくする必要があり、基板の厚さを 100um で製作している。このため基板のハンドリングを含めて強度が十分であるかなどについては今後評価が必要となる。