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2022 年度 実績報告書

高輝度LHCにおける高精度ヒッグス粒子測定に向けたシリコン飛跡検出器開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K22346
研究機関筑波大学

研究代表者

廣瀬 茂輝  筑波大学, 数理物質系, 助教 (40875473)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2023-03-31
キーワード素粒子実験 / シリコン検出器 / LHC
研究実績の概要

前年度に引き続き、ITk検出器用シリコンストリップセンサーの量産中の特性研究を行った。本年度は1,784枚のストリップセンサーを製造、2021年度納入分と合わせて、必要枚数の約6割となる合計3,568枚の量産を完了し、それらすべての形状および電気的特性が良好かつ一様であることを確認した。昨年度3月に計画していたITkへの陽子照射試験は、装置に不具合により行うことができなかった。よって、本年度はまず陽子照射試験に必要な装置の再製作を行い、正常な動作を確認した。これを用いて7月に照射試験を実施した。この際には、合計41枚というこれまでに経験のない枚数のサンプルに対する照射を行ったが、すべて照射に問題なく、特性にも異常が見られないことを確認できた。本年度は1月にも28枚のサンプルに対する照射を行い、合計69枚のサンプルを得た。以上のような大量のストリップセンサーを用いた測定結果からは、これらが単にITk検出器における要求値を満たすだけでなく、最大1.6×10^15 n_eq/cm^2相当の放射線量を受けた後も、製造時期に関わらず非常に一様な電気的特性を示すことを確認できた。この結果は、高輝度LHC-ATLAS実験におけるITk検出器運用に対してのみならず、他の素粒子実験プロジェクトにも有用なものであり、日本物理学会およびシリコン検出器に関する複数の研究会において結果を報告した。また、現行のATLAS検出器から得られる知見も、高輝度LHCにおけるITk検出器の安定運転に欠かせないと考え、ATLASシリコンストリップ検出器(SCT)のデータを詳細に解析した。特に、SCTから得られたデータを用いて、TCADシミュレーションによる放射線損傷後のシリコン検出器モデルを構築した。まだ不定性は大きいものの、これを用いて今後2025年までのSCT検出器の性能予測が可能であることを示した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 オープンアクセス 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] バーミンガム大学/オクスフォード大学/ケンブリッジ大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      バーミンガム大学/オクスフォード大学/ケンブリッジ大学
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] カリフォルニア州立大学サンタクルーズ校/イェール大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア州立大学サンタクルーズ校/イェール大学
  • [国際共同研究] トロント大学/カールトン大学/モントリオール大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      トロント大学/カールトン大学/モントリオール大学
  • [国際共同研究] チェコ科学アカデミー(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      チェコ科学アカデミー
  • [国際共同研究] スペイン高等科学研究院/バルセロナ大学(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      スペイン高等科学研究院/バルセロナ大学
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] Test and extraction methods for the QC parameters of silicon strip sensors for ATLAS upgrade tracker2023

    • 著者名/発表者名
      D. Rousso, S. Hirose et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 1045 ページ: 167608~167608

    • DOI

      10.1016/j.nima.2022.167608

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Specifications and pre-production of n+-in-p large-format strip sensors fabricated in 6-inch silicon wafers, ATLAS18, for the Inner Tracker of the ATLAS Detector for High-Luminosity Large Hadron Collider2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Unno, S. Hirose, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 18 ページ: T03008~T03008

    • DOI

      10.1088/1748-0221/18/03/T03008

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the $CP$ properties of Higgs boson interactions with $\tau$-leptons with the ATLAS detector2022

    • 著者名/発表者名
      The ATLAS Collaboration
    • 雑誌名

      CERN-EP-2022-244

      巻: - ページ: -

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pre-production results from ATLAS ITk Strip Sensors Quality Assurance Testchip2022

    • 著者名/発表者名
      P. Allport, E. Bach, S. Hirose et al.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 17 ページ: C11002~C11002

    • DOI

      10.1088/1748-0221/17/11/C11002

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Production of microstrip silicon sensors for HL-LHC ATLAS ITk2023

    • 著者名/発表者名
      S. Hirose, K. Kuramochi, K. Hara, Y. Hiemori, T. Ishii, K. Nakamura, K. Saito
    • 学会等名
      TCHoU workshop (Division of Photon and Particle Detectors)
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験におけるシリコンストリップ検出器のTCADシミュレーションによる放射線損傷の見積もり2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木尚紀, 音野瑛俊, 近藤敬比古 , 永井康一 , 原和彦, 廣瀬茂輝, 和田冴, 他 ATLAS SCTグループ
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
  • [学会発表] Measurements of the mass, width and coupling CP structure of the Higgs boson with the ATLAS detector2022

    • 著者名/発表者名
      S. Hirose, on behalf of the ATLAS Collaboration
    • 学会等名
      The XXIX International Conference on Supersymmetry and Unification of Fundamental Interactions
    • 国際学会
  • [学会発表] ATLAS ITk strip sensor quality assurance tests and results of ATLAS18 pre-production sensors2022

    • 著者名/発表者名
      S. Hirose et al.
    • 学会等名
      The 31st International Workshop on Vertex Detectors
    • 国際学会
  • [学会発表] 高輝度LHC ATLAS実験シリコンストリップセンサーの実機量産中の品質評価2022

    • 著者名/発表者名
      石井達也、原和彦、廣瀬茂輝、中村浩二、佐藤構二、花垣和則、 外川学、他 ATLAS SCTグループ
    • 学会等名
      日本物理学会2022年度秋季大会

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公開日: 2023-12-25  

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