2013 Fiscal Year Annual Research Report
LHC-ALICE実験・前方光子検出器のための高速読み出し系の開発
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25287047
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
中條 達也 筑波大学, 数理物質系, 講師 (70418622)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三明 康郎 筑波大学, 副学長 (10157422)
稲葉 基 筑波技術大学, 産業技術学部, 准教授 (80352566)
杉立 徹 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80144806)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | クォーク物質 / 原子核衝突実験 / LHC 加速器 / ALICE 実験 / 粒子検出器 |
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| Research Abstract |
本研究では、CERN 研究所・LHC-ALICE 実験における次期検出器高度化計画の一つである前方光子検出器 (FOCAL) 用の高速データ読み出しシステムを開発する。初年度である本年度では、以下の研究・開発を行った。
（１）データ読み出しシステムの構築：FOCAL のデータ読み出しの試作機として、CERN 研究所の RD51グループが開発した、前置増幅器内蔵 128 チャンネル APV25, アナログ-デジタル変換器 (ADC), フロントエンドカード (FEC) を CERN より購入した。現在、このシステムを筑波大に設置し、LabView を用いたデータ収集システムを構築中である。
（２）検出器プロトタイプ：米国・オークリッジ国立研究所を２０１４年１月に訪問し、共同研究者である David Silvermyr 博士らから FOCALのプロトタイプを譲り受けた。これはシリコン・フォトダイオードとタングステン金属板から構成されており、これを筑波大に設置した。今後は上記の読み出しシステムと統合し、検出器からのシグナルの読み出しテストを行う。更に２月には、米国フェルミ研究所（FNAL）のテストビーム実験に参加し, 今後の実験に関する情報収集を行った。
（３）シミュレーションによる評価： FOCAL のシミュレーションによる評価に着手した。オランダのユトレヒト大学に学生２名を１ヶ月間派遣し、同大学の Marco van Leeuwen 博士、Thomas Peitzmann 教授の協力のとも、シリコンピクセル上に発生するノイズ耐性の評価や、重イオン衝突による多重粒子生成の環境下における中性パイ中間子の再構成の評価に関するシミュレーションを行った。これらの結果は、ALICE実験の検出器設置提案書 (Letter of Intent; LoI) に掲載される予定である。
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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
FOCAL の読み出し部分については、まだシステムの構築途中の段階ではあるが、必要な装置・機器類は全てそろっており、技術的な問題はない。来年度、システムの構築を完了し、データ収集系のテストを行える段階にまで到達している。またオークリッジ研究所の全面協力によって、FOCAL 検出器の実際のプロトタイプを筑波大に設置できたことは計画外の収穫であった。今後、同プロトタイプ検出器を使って、レーザー・線源・加速器ビームによる検出器、および読み出しシステムの性能評価に活用することが出来る。更に、我々が行った検出器シミュレーションに関しては、ALICE 実験の実験装置提案書の作成に対して大きく貢献することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０１４年度では、筑波大に設置した全ての装置を稼働させ、実際に検出器からのシグナルの読み出しテストを行い、評価する。具体的には、APV25 ハイブリッドチップ (128 チャンネル、前置増幅付き）、A-D 変換、フロントエンドカード、Labview による読み出しシステムを統合させ、筑波大に設置したオークリッジ研究所から譲り受けた FOCAL 検出器プロトタイプの読み出しを行う。２０１４年１１月には、これらのシステムを CERN 研究所の SPS 加速器のビームに照射させ、検出器と読み出しシステムのテストを行う。これらの成果を国内外の学会で発表し、web 上でも情報を発信する。さらに２０１４年度以降は、高速読み出しの実証と実機作成に向けて取り組む。特により高速読み出しが可能な Beetle ハイブリッドチップ (CERN RD-51 グループ開発) を用いたシステムの構築を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
予定していた読み出し装置の納品の遅れ、および２月にアメリカへ外国出張を行ったため。
納品が遅れていた物品に関しては、既に納品が完了した。また２月の旅費に関しても、予定通り執行した。
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Research Products
(6 results)
