リニアコライダーのビーム形状測定の為のピクセル検出器の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14204020
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山本 均 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00333782)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長嶺 忠 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30212111) ; 田内 利明 高エネルギー加速器研究機構, 助教授 (20154726) ; 池田 博一 高エネルギー加速器研究機構, 助教授 (10132680)
• Keywords: リニアコライダー / ピクセル検出器 / ASIC / ビーム形状測定

Research Abstract

1昨年に池田助教授の指導のもとで開発されたピクセル読み出し回路が高密度集積回路としてVDECによってローム0.35μm技術を使って平成15年度に制作されたが、平成16年度は実際のテストを行い、プリアンプ、RCシェーパー、電圧増幅、階段関数出力、時間と波高の再構成と一通り全てのステップを確認した。時間と波高の再構成の原理は、RCシェーパー電圧増幅のあと、1間隔250ns隔たった4点で波高をはかり予測される関数をフィットするものである。テストパルスによる時間分解能は30nsが得られたが、これは200nsのバンチトレインに比較して短く、バンチトレイン内の場所の関数としてビーム形状を計測する事を可能にする。また、1年で2MraD程度の放射線量が予測されているので、東北大学工学部のCo60線源を使って2MraDまでの照射実験を行った。ピクセル読み出し回路はその後も生存する事が確認された。時間と波高の再構成に関しては、補正関数を変更する必要は認められた。階段関数出力のオフセットが問題であったが、それを解決する新しい回路設計をおこなった。しかし、オフセットはFPGAを使ったテストシステムに変更したとき新しい回路を待たずに解決された。それらの結果は、2004年4月パリに於けるリニアコライダー国際会議で発表された。
昨年8月にリニアコライダーが超伝導の技術を使うと決定されて以降は、それに必要な回路変更の研究を行い、また、それに伴った衝突角などのビーム形状を計測への影響をシミュレーションにより研究し、2005年1月のSLAC MDI woskhopで発表した。