知的処理機能を有する高位置分解能飛跡検出器システムの開発

• Project/Area Number: 12640301
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 素粒子・核・宇宙線
• Research Institution: The High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 田中 真伸 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (00222117)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田島 宏康 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助手 (80222107) ; 山田 善一 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (00200759)
• Project Period (FY): 2000 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2002: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2001: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2000: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: ASIC / センサ / 信号処理 / B中間子 / ニュートリノ / IP / CMOSピクセル / シンチレーションファイバー / マルチアノード光電子増倍管 / FPGA / 半導体検出器 / 飛跡検出器 / 知的処理 / FLEX基板 / ピクセル検出器 / シンチレーションファイバー検出器 / 多チャンネル低雑音エレクトロニクス / フレキシブル基板 / JFET,CMOS,BJT

Research Abstract

この研究では下記を目標として研究を行ってきた。
1.センサの近傍での汎用信号処理ができる機能を組み込むための要素技術の開発、及び信号処理を効率よく行うことができるシステムの提案
2.上記の結果を用い広範囲の高エネルギー実験に使用できるようなシステムに関し議論し、皆が簡単に使用できるような環境作りを目指すと共に
3.それらを用いて実際の実験に使用し機能を実証していく
1 ここでは検出器直後の読み出しエレクトロニクスとそこからの信号を処理し必要な信号を取り出しデータとして再構成する部分の2つに分けて研究開発が行われた。
最終目標は上記機能の一体化であったが、一方汎用性を考えると全ての部分を一体化することは現時点で不可能であったのでまず後者に関してはモジュール化し実際の実験に使用できるような形にし評価を行うことにした。この部分に関しては実用に耐えうるモジュール群、クレートが出来たと確信している。前者に関しては我々が良く使用する汎用回路をASIC化することを目的とし研究開発を行ったが、この研究の時間内では終了しなかったため現在も開発を続けている。この研究の発展として開発したASICのIP化及び当初の目的であるデータ処理を行う部分を含めたASIC化が考えら、現在も研究を続けている。
2 多くの高エネルギー実験、宇宙線実験関係者によるワークショップを行い、我々の要求をまとめることが出来、それを基にして1の開発及び修正を行った。ボードレベルでは提案しているシステムを構築するための要素、すなわち電子モジュールとモジュールを挿入するクレートなどは会社と共同で開発を行い、使用者が容易に購入できる体制を整えた。次の段階では、回路図、パターンレイアウトなどを著作権の問題を考慮しながら開示し特定の企業でなく、どんな会社でも製造販売が出来るようにしていくことがあげられる。
3 まず前述のように現在行われている高エネルギー物理学実験のうちB中間子の実験及びニュートリノ振動の実験に使用され物理の成果が得られており充分な性能を持った検出器システムが構築できている。更にB中間子ファクトリーの次期計画、J-PARC、宇宙線テレスコープアレーなどにシステムの一部を採用することが決定もしくは検討されており、中期的な観点からも我々の目標及び結果が高エネルギー、宇宙などの関連分野に充分生かされることが証明されていると思われる。これからの発展としては、この提案システムのうちASIC化が不完全な部分をASIC化すること、及びソフトウエアの観点から整備することが考えられる

Research Products

• [Publications] T.Higuchi, M.Tanaka et al.: "Research and Development of Common DAQ Platform"3rd Workshop on Higher Luminosity B Factories. KEK Proc. (2002)
• [Publications] T.Higuchi, M.Tanaka et al.: "Development of a PCI Based Data Acquisition Platform for Higher Luminosity Experiments"Proc.of Intl.Conf.on Computing in High Energy and Nuclear Physics. (2003)
• [Publications] Y.Igarashi, M.Tanaka et al.: "The Data Acquisition System Based on PMC Bus"Proc.of Intl.Conf.on Computing in High Energy and Nuclear Physics. (2003)
• [Publications] T.Tomura et al.: "Improved measurement of mixing-induced CP violation in the neutral B meson system"Phys.Rev.D. 66. (2002)
• [Publications] A.Sugiyama et al.: "Measurement of the inclusive semileptonic branching fraction of B mesons and |Vcb|"PLB. 547. 181-192 (2002)
• [Publications] H.Sagawa et al.: "Study of CP-violating asymmetries in BO->pi+pi-decays"Physical Review Letters. (2002)
• [Publications] K.Inami et al.: "Search for the electric dipole moment of the tau lepton"Physics Letters B. 55. 16-26 (2003)
• [Publications] E.Banas et al.: "Halny : a digital signal processor based module for the readout of silicon strip detector"Nuclear Instruments and Methods. 469. 364-372 (2001)
• [Publications] Y.Ushiroda et al.: "A measurement of the branching fraction for the inclusive B→Xsγ decays with the Belle detector"Phys. Letters B.. 511. 151-158 (2001)
• [Publications] K.Abe et al.: "Measuremert of the branding fraction for B→η'K and search for B→η'π"Phys. Letters B.. 517. 309-318 (2001)
• [Publications] M.Tanaka et.al: "The BELLE silicon vertex detector"NIM A. 453. 71-77 (2000)
• [Publications] S.Inaba et.al.: "Development of a QAC with dualsensitivities"NIM A. 455. 683-697 (2000)