2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of monolithic type pixel detector to search for axion like particle
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20K04004
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
田窪 洋介 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, 研究機関講師 (50423124)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | モノリシック型ピクセル検出器 / シリコン・ゲルマニウム技術 / 新粒子 / FASER / LHC / アクシオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、2022年から欧州原子核研究機構(CERN)で開始したFASER実験において、アクシオン的粒子(ALP: Axion Like Particle)を探索するためにシリコン・ゲルマニウム(SiGe)-BiCMOSモノリシック型ピクセル検出器を用いた前段シャワー検出器の開発を目指している。本科研費で行う研究事項は、「ピクセル検出器に使用する基板類の開発」と「データ収集システム用ソフトウェアの開発」によって前段シャワー検出器を実現させることである。令和4年度の研究実績の概要は以下のとおりである。
* ピクセル検出器に使用する基板類の開発：前段シャワー検出器では、6センサーをフレキシブル基板（モジュール基板）に接着してモジュールとし、12モジュールを使用して1レイヤーとする。各モジュールにはピッグテールと呼ばれるフレキシブル基板が接続される。そして、ピッグテールをデータ収集システムや電源に接続するためのインターフェース基板を使用する。本研究では、モジュール基板、ピッグテール、インターフェース基板の開発を行う。令和4年度はモジュール基板とピッグテールのプロトタイプを製造した。そして、プロトタイプ・センサーとこれらの基板を用いてプロトタイプ・モジュールを作成し、性能評価試験を行った。その結果、これらの基板は当初の性能を達成していることが分かり、令和5年度に実機用の基板類を開発することになった。
* データ収集システム用ソフトウェアの開発：前段シャワー検出器の開発のために、モジュールやレイヤーを試験するためのデータ収集システムの開発を行う必要がある。本科研費では、システム制御を行うためのソフトウェアを開発する。令和4年度は、プロトタイプ・モジュールを試験するためのソフトウェアを開発し、性能評価試験に使用した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナの影響や世界的な半導体不足、センサーを製造している研究協力機関においてセンサーの製造装置の故障が発生し、前段シャワー検出器の開発は半年ほど遅れが生じている。しかし、これらの問題は既に解消されている。また、本科研費で開発を行うことになっている基板類については、技術的問題は発生していないので、本科研費の目的である前段シャワー検出器の実現は達成できる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は令和4年度までを予定していたが、研究の遅れに伴い令和5年度まで延長することにした。令和5年度は、前段シャワー検出器の実機のための基板類の開発を行い、実機用モジュールとレイヤーの製造を開始する。また、データ収集のためのソフトウェアは、プロトタイプ・モジュールの試験のために開発したものを実機用に拡張する。
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| Causes of Carryover |
プロトタイプ・センサーを研究協力機関で製造している過程で、製造装置に不測の故障が生じ、プロトタイプ・モジュールの作成に遅延が生じた。それに伴って、本科研費で開発を行う実機用の基板類の製造も遅れたため、次年度に残額を使用することにした。
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