Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
この研究ではケーブル長で100 m離れた2 地点の読み出し回路を20 ps よりもいい精度で同期するクロック分配システムを開発する。このシステムで時刻同期したFPGAベースのhigh-resolution TDCを利用して、アクリル輻射体を用いたチェレンコフタイミング検出器を読み出す。最終的に検出器と読み出し回路を合わせて60 psの時間分解能が得られるビームTOF検出器システムを開発する。
本研究はJ-PARCにおける高統計のラムダ陽子散乱実験を遂行するために必要な、ビームTOF検出器システムを開発することが目的である。昨年度開発したClock-Duty-Cycle-Modulationに基づいたクロック分配システム「MIKUMARI」をFPGAベースのhigh-resolution TDC (HR-TDC) を組み合わせて、連続読み出しHR-TDCを開発した。このTDCはMIKUMARIの同期精度とあわせて26 psの精度で時刻を記録する事が出来る。得られた時刻精度は期待していた通りの性能である。また、トリガーレスであるため全てのヒット入力の時刻を前述の精度で測定し、連続的にPCでデータを送信し続ける事が出来る。本TDCは既にほかの研究によって開発済みの2つの回路基板から構成される。1つはAMANEQと呼ばれる親基板であり、データリンクやMIKUMARIが受信した変調クロックからクロックを復元のための機能を有している。もう1つは子基板のmezzanine HR-TDCカードであり、前述のHR-TDCはこの子基板上のFPGAへ実装されている。予定通りチェレンコフ輻射体を用いたTOF検出器の制作も行った。この検出器はX型のアクリルをチェレンコフ輻射体とし、その光をMPPCで読み出す検出器である。MPPC、アクリル輻射体、増幅回路を組み合わせて予定通りの検出器を組み上げることが出来た。最後に、阪大RCNPグランドライデンにおいて上記連続読み出しTDCのビーム試験を行った。実際のビーム環境下で40 ps程度の時間分解能を得る事が出来た。検出器の時間分解能は40 ps程度と分かっているため、目標の60 psの時間分解能が達成できる見通しである。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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IEEE Transactions on Nuclear Science
Volume: 0 Issue: 6 Pages: 1-8
10.1109/tns.2023.3265698
Progress of Theoretical and Experimental Physics
Volume: 2021 Issue: 12 Pages: 1-20
10.1093/ptep/ptab128
https://openit.kek.jp/project/StrHRTDC
