リニアコライダー実験用バーテックス験出器のための全空乏型CCDの開発研究

• Project/Area Number: 17043010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 杉本 康博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (70196757)
• Project Period (FY): 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2005: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
• Keywords: 素粒子実験 / 先端機能デバイス / 放射線、X線、粒子線 / リニアコライダー / バーテックス検出器 / CCD

Research Abstract

リニアコライダーにおける実験に用いる測定器の一部である、バーテックス検出器用のセンサーとしての全空乏型高精細画素CCDの開発を目指し、その基礎的研究として、標準的なピクセルサイズの全空乏型CCDの開発と、その有感領域での電荷の拡がりおよび空乏層を移動する電荷の磁場中でのローレンツ角の研究を行うのが本研究の目的である。
ローレンツ角は空乏層の電界強度に依存し、電場が強いと電荷の移動度が減少しローレンツ角も減少すると予想される。全空乏型CCDのローレンツ角を予想するため、有限要素法による計算によって、CCD内部の電場計算を簡単なモデルに基づいて行った。その結果、空乏層の厚みが15ミクロンの場合、空乏層内の電場はローレンツ角を抑制するのに十分な1x10^4V/m程度の強度をもつことがわかった。この結果から、3テスラの磁場中において、ローレンツ角は約12度になると予想された。この程度の大きさであればバーテックス検出器として用いるのになんら問題は生じない。
このローレンツ角および電荷の拡がりを実験的に確認するため、緑色のYAGレーザーを用いた測定システムを構築した。ピクセルサイズ(24ミクロン)よりも幅の狭いレーザー光の帯をCCDの裏面に照射し、その信号が表面の電極に到達するまでの拡がりを測定する。また磁場中に置いた場合の到達する位置のずれからローレンツ角を測定する。裏面照射型の全空乏型CCDの開発は当初の予定よりも遅れ、3月に納品された。本報告書執筆時には間に合わなかったが、近日中にこれらの測定は行われる予定である。