超伝導ソレノイド磁場内でのシリコン半導体飛跡検出器の開発と建設

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11207204
• 研究機関: 高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 海野 義信 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 (40151956)
• 研究分担者: 近藤 敬比古 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (30150006) ; 岩田 洋世 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 (20168579) ; 中野 逸夫 岡山大学, 理学部, 教授 (90133024) ; 池上 陽一 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (20222862) ; 寺田 進 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (70172096)
• キーワード: 高エネルギー物理学 / シリコン半導体測定器 / 超伝導電磁石 / 放射線耐性 / シリコンストリップセンサー / 運動量の測定 / 位置分解能 / LHC

研究概要

本研究は、ATLAS実験装置のソレノイド磁場を作る超電導電磁石及びソレノイド磁場内に置かれ高精度の飛跡検出を行うシリコン半導体飛跡検出器の開発と建設を行う。LHCで期待される物理及び予期せぬ物理の発見には、反応から発生する全ての粒子の飛跡検出・視覚化及び磁場をかけての運動量の測定が必須である。超電導電磁石は、飛跡検出器の外に置かれる電磁カロリーメータの測定を悪化させないよう軽量・薄型構造を目指し、コイル部を薄くするだけで無く断熱のためのクライオスタットを液体アルゴン電磁カロリーメータと共用する設計で開発・建設する。シリコン半導体飛跡検出器では、反応点から発生する多数の粒子による放射線損傷に耐え得るシリコンストリップ測定器の開発とともに、必要となる大面積(全体で約31平方メートル、シリコン量で約62平方メートル)をカバーするための高精度シリコンストリップ測定器モジュールの開発及び日本分担の690モジュールの検査、モジュールを高精度に配置する第3層円筒シリンダー(直径90cm、長さ1.6m)の開発・建設を行う。平成14年度に於いて、超電導ソレノイド電磁石では、超電導ソレノイド電磁石のCERN研究所での運転のためのクライオジェニクス系の現地設置・試運転を完了した。シリコン半導体飛跡検出器の開発では・シリコン半導体センサー量産品の検査、銅/ポリイミド基材ハイブリッド基板量産品の検査、ASIC実装ハイブリッドの量産品の検査・シリコン半導体モジュール量産品の検査、を続行し、10%のモジュールを製作した時点で進展レビューを行った。円筒シリンダーへのモジュール設置ジグ、読み出しのためのデータ収集機器の整備を続行している。

研究成果

• [文献書誌] 秋元, 原, 海野, 他: "Characteristics of irradiated silicon microstrip detectors with <100> and <111> substrates"Nucl.Instr.Meth.. A466. 354-358 (2001)
• [文献書誌] 岩田, 海野, 他: "A flexible front-end electronics hybrid for silicon microstrip detectors"Nucl.Instr.Meth. A453. 390-396 (2000)
• [文献書誌] 池上, 海野, 他: "Results of early phase of series production of ATLAS SCT barrel hybrids and modules"Proceedings of the 8th Workshop on Electronics for LHC experiments. 116-120 (2002)
• [文献書誌] 近藤, 海野, 他: "Construction and Performance of the ATLAS Silicon Microstrip Barrel Modules"Nucl.Instr.Meth.. A485. 27-42 (2002)
• [文献書誌] 海野, 他: "Beamtest of Non-irradiated and Irradiated ATLAS SCT Silicon Microstrip Modules at KEK"IEEE Trans.Nucl.Scie.. 49. 1868-1875 (2002)
• [文献書誌] 近藤, 海野, 他: "Development of the Hybrid Structure for the Barrel Module of the ATLAS Silicon-Microstrip Tracker"IEEE Trans.Nucl.Scie.. 49. 3278-3283 (2002)
• [文献書誌] 大杉, 海野, 他: "Development and application of semiconductor tracking detectors. Proceedings, 4th international symposium, hiroshima, japan, march 22-25, 2000. Nucl.Instrum. Methods A466"North-Holland Publishing Co.. 243-425 (2001)