Development of Fine-pitch Silicon Strip Detector for Precise CP Violation Measurement in B Meson Decays

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01912
• 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: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: Nakamura Katsuro 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)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 半導体検出器

Outline of Final Research Achievements

We have developed a thin, narrow-pitch double-sided silicon strip sensor and a low-noise readout ASIC for signal readout, which have never been developed before in particle physics experiments. We demonstrated that it is possible to manufacture sensors that meet the required performance. Although the noise of the ASIC was slightly higher than the required specifications, we discovered that it could be improved by further optimizing the amplifier's time constant and adjusting the sensor strip length. This provided us with guidance for producing an ASIC that meets the required performance in the next ASIC production. We also completed the fabrication of a prototype detector using these sensors and ASICs for performance validation. Additionally, we evaluated the performance of the trigger based on detector signals and demonstrated that sufficient performance can be achieved.

Free Research Field

フレーバー物理実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により開発した高位置分解能・低物質量のDSSDセンサーおよび低ノイズの読み出しASICは、応用の主眼に置いているBelle II実験のみならず、精密測定を目的とした素粒子実験やハドロン実験において重要な技術となる。特にシリコンストリップセンサーの読み出しASICは近年開発が少ないため、今回開発したASICが広い他実験でも使用されることが期待できる。また、高位置分解能を利用することで、荷電粒子の運動量スペクトロスコピーにおいても、よりコンパクトな電磁石をもちいたより小さい磁場中での測定が実現可能となる。これは近年巨大化している素粒子実験・ハドロン実験の小型化に貢献できると期待される。