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高抵抗シリコンプロセスと容量結合を用いた超高速X線撮像・分光装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04840
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードX線イメージャ / ASIC / モノリシックピクセル / 半導体検出器 / 高集積回路 / 放射線計測 / X線イメージング / 高密度実装 / CMOS pixel / DAQシステム / エレクトロニクス / 粒子測定技術
研究成果の概要

本研究では、高速なX線イメージャを開発するために、構成要素であるセンサー・エレクトロニクス一体型のピクセルチップやアナログ・デジタル変換回路を小さいピクセル面責に集積化したチップなどを複数回試作し、それらの評価試験を実施した。また試作チップの評価に関して、汎用的にデータ取得に使用できるエレクトロニクスがなかったため、本研究では新たにFPGAを搭載したDAQボードGoSHIKを開発し、効率的に評価試験が実施できる環境を整備した。異種チップ間の接合技術に関しては、既存のバンプ技術に替わる候補としてスクリーンオフセット印刷技術を用いた試験を実施し、克服すべき課題や技術に関する基本的知見が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で着目した高抵抗モノリシックセンサープロセスは、技術的に改良の余地があるものの、これまでは別々の半導体プロセスを使用して製作していたセンサーとエレクトロニクスのチップを、一体化できるため、コストを大幅に削減し、高機能なイメージングシステムを開発できると期待される。また、ASICやセンサーを設計・評価できる環境を整備できたことは、今後超高集積半導体テクノロジーを駆使した新しい検出器を自分たちの手で開発する上で重要であると考える。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Prototype Analog Front-end for Negative-ion Gas and Dual-phase Liquid-Ar TPCs2019

    • 著者名/発表者名
      M.Nakazawa 他
    • 雑誌名

      JINST

      巻: 14 号: 01 ページ: T01008-T01008

    • DOI

      10.1088/1748-0221/14/01/t01008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] KEKエレクトロニクスシステムグループにおけるASICの放射線耐性評価への取り組みと現状2018

    • 著者名/発表者名
      坂口将尊ら
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 65 nm CMOSを用いたHL-LHCピクセル検出器用G-bitドライバーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      岸下 徹一
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 陰イオンガスマイクロTPC/液体アルゴンTPC用ASIC(LTARS2016_K01)の性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      中澤 美季
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] J-PARC muon g-2/EDM実験: シリコンストリップ検出器用読み出しASICの性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      堤 祐樹
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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