Development of Fine-pitch Silicon Strip Detector for Precise CP Violation Measurement in B Meson Decays
| Project/Area Number |
19H01912
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
中村 克朗 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, 助教 (60714425)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坪山 透 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 功労職員 (80188622)
岸下 徹一 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, 准教授 (80789165)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
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| Keywords | 半導体検出器 / シリコン / ストリップ / シリコン検出器 / DSSD / ASIC / SSD |
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| Outline of Research at the Start |
素粒子・宇宙物理における物質優勢宇宙という謎の解明のため、未知のCP対称性の破れの探索は重要な研究テーマである。その中でも新物理探索に大きな感度を持つB中間子の光子放出型FCNC崩壊でのCP非対称度測定は強力な検証手法となる。しかしながらBelle II実験でこの精密測定を実現するには高位置分解能を有するシリコンストリップ検出器への改良が要求される。本研究ではこの改良に向けて、挟ピッチのシリコンストリップ検出器を開発する。挟ピッチSSDと低ノイズ・多チャンネル・低消費電力の読み出しASICを開発することにより、製作するシリコンストリップ検出器で十分な位置分解能と検出効率を有することを実証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、超高輝度加速器を用いた素粒子フレーバー物理実験であるBelle II実験において、将来の加速器性能向上を見据えたシリコン崩壊点位置検出器のアッ プグレード計画として、薄型挟ピッチの両面読み出しシリコンストリップ検出器を新たに開発することが目的となる。この研究目的のために、厚み150um以下・ストリップピッチ50umを持つセンサー、およびノイズ1000e-以下・信号時間幅60ns程度の読み出しASICの開発が目標となる。
２０２２年度の主な研究は、２０２１年度に開発したASIC試作品とセンサー試作品を組み立てて、読み出し可能な試作検出器を製作し、その性能評価を行うことであった。
まず、専用のPCB基板を設計しこの製作を行なった。センサーは両面読み出しのシリコンストリップセンサーであるが、両面からの読み出しが可能となるように、表裏の両側に試作ASICを配置できるように設計し、またセンサー部分を切り落とすことで裏面からもセンサーへのワイヤーボンディングが可能となるようにした。
また、センサーのストリップピッチとASICのパッドピッチとを合わせるためのピッチアダプターをフレキシブル基板として製作した。
これらを製作した後に、PCB基板に試作センサー・試作ASIC・ピッチアダプターを接着し、次にこれらをワイヤーボンディングにて結線した。これにより動作可能な試作検出器を完成させることに成功した。
次に、この試作検出器の性能評価を行なった。今後電源ノイズとクロストークの除去やさらなる詳細な解析は必要ではあるものの、ストリップのノイズとして約2000e-という結果が得られた。この結果を踏まえて、目標値に向けたノイズ削減の実現のため、シェーパー時定数を最適化したASICを開発する方針を定めた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(11 results)
