2012 Fiscal Year Research-status Report
時間反転対称性の破れの測定実験のための高精度時間測定器の研究
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24540313
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
五十嵐 洋一 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, 研究機関講師 (50311121)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 正俊 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, 専門技師 (30391783)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / データ収集 / 時間測定 |
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| Research Abstract |
平成24年度においては技術の評価、選定と試験用電子プリント基板(試験基板)の製作を行った。
高精度時間測定を行うための手法として、アナログ回路を用いてキャパシタから定電流により電荷を流出させ残った電荷を測定する方法、既存の 時間測定用 ASIC を用いて時間測定を行う方法, FPGA を利用しロジックセルの遅延時間を利用して時間測定を行う方法 などがあるがまず初めにこれら 3 通りの方法について詳細な検討を行った。
候補である ASIC、ACAM 社の TDC-GP2 および TDC-GPX を詳細に検討したところ、我々が使用したいコモンストップによる時間測定は困難であることが分かり、対象とする実験には望ましくないことが分かった。アナログ回路による方法は依然検討対象であるが、技術トレンドや量産コストを考え、FPGA を用いた方法を試みることになった。そのために Xilinx 社の FPGA Spartan6 を用いた試験基板の作成を行った。また試験基板の要求仕様を決めるためにカナダ TRIUMF 研究所に赴きカナダの共同研究者と議論を行い検出器の試験とインターフェースの擦り合わせを行った。
それらをふまえた上で試験基板の仕様の決定を行い、開発を行った。本研究を適用する TREK 実験では TOF 検出器のタイミング情報には NIM レベルの信号を用いている。また事象を判別するためのトリガー信号や事象タグが中央トリガー機器から配布されている。試験基板はこれらの要請を満たすように設計された。開発は順調に進み試験基板は年度内に完成した。これにより次年度の FPGA を用いた高精度時間測定の研究の準備が整った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた、技術評価はほぼ完了した。それにより、FPGA を用いた時間測定の方法に研究方針に決定を行った。それに従い次年度のための試験基板の開発を行うことが出来た。ここまではおおむね予定通りといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度開発を行った試験基板を用いて FPGA を利用した時間測定の研究を行う。FPGA を用いて高精度時間測定を行う場合論理セル間の信号遅延を利用することになる。これは FPGA からみると通常推奨されない使用方法であるため、安定して性能を出すためには研究が必要となる。
研究のポイントは安定に動作させる方法の研究と測定によって出力される値の校正方法の研究である。どのような基礎論理回路単位で遅延を行うことが良いのか? また、非一様性や温度依存性などをどのように更正するのか? などについての研究を行う。
まずは遅延チェーンやリングオシレータを用いて論理セルの遅延の性質の測定を行い、それらを利用して高精度の時間測定を行う方法の確立をおこなう。その上で温度依存性や測定値の分散、一様性の性質を探る。それらを元に校正方法の開発を行う予定である。
次年度の終盤には研究で得た知見を用いて実用機器を目指した機器の開発を行う予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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Research Products
(2 results)
