超高エネルギーハドロンコライダーにおけるシリコン半導体測定器技術の調査研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07041102
• 研究機関: 高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 近藤 敬比古 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研, 教授 (30150006)
• 研究分担者: 田村 詔生 新潟大学, 理学部, 教授 (00025462) ; 大杉 節 広島大学, 理学部, 助教授 (30033898) ; 寺田 進 高エネルギー加速器研究機構, 助手 (70172096) ; 海野 義信 高エネルギー加速器研究機構, 助教授 (40151956) ; 岩崎 博行 高エネルギー加速器研究機構, 助手 (40151724)
• キーワード: 高エネルギー素粒子実験 / LHC計画 / シリコン半導体検出器 / アトラス実験装置 / 放射線照射 / 熱的暴走現象 / 素粒子物理学 / ヒッグス粒子

研究概要

この調査研究の最終目標である超高エネルギー領域の素粒子実験を陽子・陽子衝突型加速器で実現する欧州合同粒子物理学研究所(CERN)のLHC計画は1994年12月の正式に承認に続き、1996年12月には日本・アメリカなどのCERN非加盟国の計画参加により2005年に完成することが決まった。それに伴い、この科学研究費で開発を進めてきたシリコン半導体検出器などを使う実験装置「アトラス」の設計が、日本を含む33ヵ国からの参加研究者により大きく進んだ。
平成9年度は協力各国の研究者協力しながら、以下の進展があった。
1 高エネルギー研の12GeV陽子ビームで、各種のシリコン半導体検出器の放射線照射(1cm^2あたり3・10^<14>個)を数回行った。CERNでも放射線照射を行った。
2 照射されたシリコン半導体検出器に読み出し電子回路をつけ、12GeV陽子シンクロトロンのテストビームで性能テストした。
3 シリコン検出器モジュールを作り、冷却の特性を測り、バルク発熱を冷却する特性を調べ、設計に反映させた。
これらの一連の研究開発の発表および国外の研究者との情報交換は、年4回のアトラスグループ関連会合で発表された。またメルボルンで行われた半導体検出器の国際ワークショップで成果を発表し、現在論文にまとめている。この調査研究を通じて、ようやくシリコン半導体検出器がLHC計画の実験装置に使えることが判明し、これからの装置設計と建設に取りかかることが可能になった。

研究成果

• [文献書誌] S.Terada、 H.Iwasaki, T.Kohriki et al.: "Proton irradiation on p-bilk silicon strip detectors using 12 GeV PS at KEK" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A383. 159-165 (1996)
• [文献書誌] T.Ohsugi, Y.Iwata, H.Ohyama et al.: "Micro-discharge noise and radiation damage of silicon microstrip sensors" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A383. 166-173 (1996)
• [文献書誌] H.F.-W.Sadrozinski et al.: "Monitoring the performance of silicon detectors with binary readout in the ATLAS beam test" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A383. 245-251 (1996)
• [文献書誌] T.Kohriki, T.Kondo, H.Iwasaki, S.Terada, Y.Unno, T.Ohsugi: "First Observation of Thermnal Runaway in the Radiation Damaged Silcion Detector" IEEE Trans.Nucl.Sci.43. 1200-1202 (1996)
• [文献書誌] Y.Unno, M.Takahata, H.Maeohmichi et al.: "Beam Tests of a Double Sided Silicon Strip Detector with Fast Binary Readout Electronics before and After Proton Irradiation" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A383. 211-222 (1996)
• [文献書誌] Y.Unno, Y.Iwata, T.Ohsugi, S.Terada, H.Iwasaki, Y.Yamada: "NEW LASER TEST STAND FOR SIMULATING CHRGED PARTICLE TRACKS." Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A383. 238-244 (1996)
• [文献書誌] Y.Unno, T.Kohriki, T.Kondoet al.: "CHARACTERIZATION OF AN IRRADIATED DOUBLE SIDED SILICON STRIP DETECTOR WITH FAST BINARY READOUT ELECTRONICS" IEEE Trans.Nucl.Sci.43. 1175-1179 (1996)
• [文献書誌] Y.Iwata, T.Ohsugi, K.Fujita, H.Kitabayashi, K.Yamamoto: "Optical P-Stop Pattern for the N-Side Strip Isolation of Silicon Microstrip Detetors" IEEE Trans.Nucl.Sci.Symposium,October,1997,New Mexico. (印刷中).
• [文献書誌] Y.Iwata, T.Ohsugi, M.Ikeda, H.Kitabayashi, T.Ohmoto: "A Radiation Damage Test for Double-sided Silicon Strip Detectors" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. (印刷中).
• [文献書誌] T.Kohriki, T.Kondo, Y.Unno and S.Terada: "Termal properties and simulation of the ATLAS silicon strip modules" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. (印刷中).