| 研究課題/領域番号 |
11207203
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| 研究種目 |
特定領域研究(B)
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| 研究機関 | 高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
新井 康夫 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (90167990)
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| 研究分担者 |
江村 恒夫 東京農工大学, 工学部, 教授 (40015053)
大須賀 鬨雄 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (20168925)
尾高 茂 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (20160880)
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| キーワード | 時間測定 / 集積回路 / ドリフトチューブ / ミューオン検出器 / 放射線耐性 / PLL回路 / TDC |
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| 研究概要 |
本研究では平成11年度において、アトラスミューオン検出器用時間測定集積回路(TDC:Time to Digital Converter)のプロトタイプ・チップの設計及び製作を行った。ミューオン検出器は、3Tmの超電導空芯トロイド電磁石中に置かれた40万本のドリフトチューブよりなり、陽子・陽子衝突反応で生成されるミューオンの運動量と位置を単独で精密に測定することが出来る。位置分解能を高めるため3気圧に加圧されたドリフトチューブの読み出しエレクトロニクスには、300psという高時間分解能を持ったTDCが必要とされる。このTDCチップは、東芝(株)の最先端ゲートアレイプロセス(0.3μmプロセス、TC220Gシリーズ)を使用し、約120万個のトランジスターを含むものである。ひとつのチップに24チャンネルの入力を持ち、不感時間なしに入力パルスの立ち上がり・立ち下り時間を測定することが出来る。
また本研究では同時に、前年度に同じプロセスで試作した試験チップを使い、TDCとしての基本性能及び放射線耐性を調べた。TDCは検出器のすぐそばに配置されるため、10年以上に渡るLHC実験期間中のγ線や中性子に対して充分な放射線耐性を持たなければならない。東京都立大でのCo^<60>ガンマー線照射やフランスPROSPERO原子炉による中性子線照射実験により、LHC環境での10年以上の実験に対し問題がないことが確かめられた。また回路の基本特性の試験では、心臓部であるPLL(Phase Locked Loop)回路等に問題がないことが確かめられた。これらの結果は、米国スノーマスでの"Workshop on Electronics for LHC Experiments"及び浜松での"衝突型加速器のための実験技術国際会議"で報告された。
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