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Development of readout electronics for superconducting detectors using RFSoC

使用 RFSoC 开发超导探测器的读出电子器件

基本信息

批准号：
22K18713
负责人：
鈴木惇也
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18713/
关键词：
超伝導検出器ダークマター RFSoC リードアウト FPGA

项目摘要

本研究では ADC / DAC と FPGA が一体となったチップ RFSoC を用いた超伝導検出器のリードアウトシステムを開発する。近年の CMB 観測実験や低質量ダークマター探索実験などでは、感度を向上させるために多数の検出器を使用したいというニーズが高まっている。極低温への冷却と検出器数の増大を同時に実現するため、一対の線で 1000 個以上もの検出器の読み出しを行う多重化リードアウトが採用されている。多重化のシステムは高周波部品・高速データコンバータ・FPGA など複数のコンポーネントの組み合わせでできており、その複雑性が開発の難しさやコストの上昇、性能の低下につながっている。これらを一体として取り扱うことができる RFSoC を用いることでこれらの問題を回避する。今年度は RFSoC を搭載したボード RFSoC 2x2 のファームウェア開発を行い、超伝導検出器の多重化読み出しへの適用を検証した。また、ダークマター探索に用いることができるよう、開発したファームウェアにある一定の入力が入った時にデータ取得を行う「セルフトリガー」機能を実装した。開発したボードを実際に神岡鉱山内で運用していた超伝導検出器 MKID に適用し、問題点の洗い出しを行なった。また、 RFSoC の帯域幅をフルに使ったフーリエ変換のファームウェア開発を行なった。これにより取得した情報を間引くことなくすべて使うことができ、読み出し可能な検出器数の増大につながる。

In this paper, the development of ADC / DAC and FPGA integrated circuits is presented. In recent years, the CMB has been used to detect low quality sensors and high sensitivity sensors. An increase in the number of cryogenic cooling and detectors is achieved simultaneously, with more than 1000 detectors in a pair of lines and multiple detectors being used. Multiplex system components·High speed devices·FPGAs·Multiplex system components·FPGAs·Multiplex system components·FPGAs·FPGAs The problem is that the RF SoC can be used to avoid This year's RFSoC launch will demonstrate the application of RFSoC 2x2 to multiple devices. The function of "search" is implemented when the search is completed. Open the door and open the door. Use the MKID to open the door. The RF SoC's bandwidth is very small and the RF SoC's bandwidth is very small. The number of possible detectors increases when the information is obtained.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

RFSoC の応用 -- 超伝導共振器と分光器

RFSoC的应用——超导谐振器和光谱仪

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木惇也;石徹白晃治;本多俊介;末野慶徳;田島治
通讯作者：
田島治

RFSoC を用いたリードアウト -- 超伝導多重化読み出しと広帯域分光器の開発

使用 RFSoC 进行读出——超导多路复用读出和宽带光谱仪的开发

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Atsushi Oya ;Kei Ieki;Atsuhiko Ochi;Rina Onda;Wataru Ootani;鈴木惇也
通讯作者：
鈴木惇也

KIDs の読み出し

读小孩

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木惇也
通讯作者：
鈴木惇也

RFSoC を用いたマイクロ波読み出し

使用 RFSoC 进行微波读数

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Imajo;Y. Iwashita;K. Mishima;M. Kitaguchi;H. M. Shimizu;T. Ino;S. Yamashita;K. Hirota;F. Goto;Y. Fuwa;R. Katayama;鈴木惇也
通讯作者：
鈴木惇也