Sensitivity improvement of the CTA-LST aiming for detecting gamma-ray signal from Dark Matter annihilation
| Project/Area Number |
21H01106
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
齋藤 隆之 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (60713419)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
窪 秀利 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (40300868)
山本 常夏 甲南大学, 理工学部, 教授 (40454722)
猪目 祐介 東京大学, 宇宙線研究所, 技術職員 (90869710)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
|
|---|
| Keywords | SiPM / 大気チェレンコフ望遠鏡 / 暗黒物質 / CTA / 大口径望遠鏡 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
暗黒物質からの対消滅ガンマ線を検出するため、LSTのさらなる高感度化を目指す。光センサーを現行のPMTからSiPMにかえ、さらにカメラのピクセル数を4倍に増やす。そのカメラのFine Pixel 化に向けて、14 pixel SiPMモジュールを開発することが目的である。集光器、信号制御、信号読み出しなどさまざまな点で開発が必要となる。最終的には5 台、70ピクセル分製造し、稼働中のCTA北サイトのLST初号機に試験搭載し、宇宙線の作る空気シャワー像を撮る。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
暗黒物質の対消滅により生じる高エネルギーガンマ線を検出するため、CTA大口径望遠鏡のさらなる好感度化を目指し、SiPMモジュールの開発を進めている。2021年度の具体的な研究目標は、 SiPMの出力波形の整形（数百nsの幅を3ns程度に）、4つのSiPMの信号の合算、ゲインの温度依存性に対する補償回路の開発、の３つであった。まず、波形整形については解析的な計算、回路シミュレーション、回路の試作を経て、300 ns 程度ある長いテールの部分を削り、約2 nsの幅に縮めることに成功した。一方で、振幅も1/7程度に減少してしまうため、アンプで補正する必要があることもわかった。また、信号の合算回路については、MEG実験で開発された信号合成回路を用い、４つの信号を合成させることに成功した。波形に僅かなアンダーシュートが生じてしまったものの、電荷分解のもほとんど劣化されることなく、信号を合成することに成功した。アンダーシュートが解析やトリガーに影響するようであれば、インピーダンスの調整を行い、改良する予定である。また、温度補償回路の開発もうまく進んだ。浜松ホトニクス社製MPPC, S14521のゲインは、-1℃程度の温度依存性があった。温度に依存してバイアス電圧を上げることで補償ができるので、浜松ホトニクス社製の電源チップC14156を用いてそのような補償回路を開発した。C14156は温度に依存した出力を出せるだけでなく、その温度計数を制御することができる。３０度を中心に温度依存性を最小化すべく温度計数を調整し、0.08%/℃まで低減することに成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度の目標であった信号合算回路、波形整形回路、温度補償回路の開発が順調に進んだ。半導体不足などで開発が滞る部分もあったが、できるところから進めていったのがよかった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
CTA望遠鏡に搭載してSiPMの試験をするという目標が達成できるよう、多少性能に妥協をしてでも開発のペースを保っていく予定である。
|
Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
