スペース実験用カロリメータの大ダイナミックレンジ読み出しシステムの実証化研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21540297
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 片寄 祐作 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (90323930)
• 研究分担者: 柴田 槇雄 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (50018016)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 宇宙線(実験) / カロリメータ / フロントエンド回路 / ASIC / ハイブリッドIC / フォトダイオード / 結晶シンチレータ

研究概要

高エネルギー宇宙天体現象の研究のため、本課題では、エネルギーが数十ギガ電子ボルトからテラ電子ボルトを超える高エネルギー電子、ガンマ線、原子核宇宙線の高精度直接観測を目的とした全吸収型カロリメータの信号読み出しシステム研究を行った。このため、1)アバランシェフォトダイオード(APD)とPN接合フォトダイオードを1つのセラミック基板に実装したデュアルフォトダイオード光センサーの評価、2)超低ノイズ、ワイドレンジハイブリッドICを用いた信号読み出し回路開発、3)多チャンネル、低消費電力を実現するためのワイドレンジASIC開発を実施した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Wide Range Charge Integration Application Specified Integrated Circuit for Photo-sensor Nuclear Instruments and Methods (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Katayose, H. Ikeda, M. Tanaka and M. Shibata
  • 雑誌名: Physics Research Section A
  • DOI: DOI:10.1016/j.nima.2012.04.079
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-dynamic range readout system using dual APD/PD for the CALET-TASC (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Ito, Y. Katayose, K. Mori, H. Murakami, S. Ozawa, Y. Shimizu, S. Torii, Y. Ueyama, R. Funahashi
  • 雑誌名: Proceedings of the 32ND INTERNATIONAL COSMIC RAY CONFERENCE 巻: vol.6 ページ: 368-371
• [雑誌論文] Performance of the CALET Prototype : CERN Beam Test (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Karube, S. Torii, K. Kasahara, S. Ozawa, Y. Akaike, T. Aiba, Y. Ueyama, M. Nakamura, K. Yoshida, T. Tamura, S. Okuno, Y. Katayose, Y. Shimizu
  • 雑誌名: Proceedings of the 32ND INTERNATIONAL COSMIC RAY CONFERENCE 巻: vol.6 ページ: 376-379
• [雑誌論文] Development of a High Dynamic Range Front-End Electronics for the Total Absorption Calorimeter of CALET (2009)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Katayose, Makio Shibata, Takayuki Asai, Masaki Go, Shoji Torii, Shunsuke Oazwa, Tadahisa Tamura, Kinya Hibino, Shoji Okuno, Hiroyuki Murakami, Yukio Uchihori, Hisashi Kitamura, Kenji Yoshidak and Shin Kubo
  • 雑誌名: Proceedings of 31st International Cosmic Ray Conference
  • URL: http://icrc2009.uni.lodz.pl/proc/html/index.php_id=2.html#K
• [雑誌論文] Development of a High Dynamic Range Read-out System using Multiple Photodiodes for the Total Absorption Calorimeter of the CALorimetric Electron Telescope (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. KATAYOSE, M. SHIBATA, S. TORII, Y. SHIMIZU, T. TAMURA, K. HIBINO, S. OKUNO, K. YOSHIDA4, H. KITAMURA, Y. UCHIHORI, H. MURAKAMI, S. KUBO
  • 雑誌名: J. Phys Soc. Jpn ページ: 177-180
  • 査読あり
• [学会発表] 宇宙線観測のための光センサ読み出し用ワイドレンジアンプASICの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片寄祐作、池田博一、田中真伸、柴田槇雄
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] CERN-SPSによるCALET-TASCプロトタイプ性能実証試験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田圭佑、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] CALET-TASCに用いるPWOの発光特性に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 二宮翔太、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] CERN-SPSビームによるCALET-TASC検出器の性能検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤池陽水、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 第12回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2012-01-05
• [学会発表] Development of Wide Range Charge integration Application Specified Integrated Circuit for Photo-sensor (2011)
  • 著者名/発表者名: 片寄祐作、池田博一、田中真伸、柴田槇雄
  • 学会等名: 8th International "Hiroshima" Symposium on the Development and Application of Semiconductor Tracking Detectors
  • 発表場所: 台北、台湾
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] 加速器ビームによるCALET-TASC用PWOの光量測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 二宮翔太、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] CALET-TASCのAPD/PD用前置回路 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤大二郎、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] CALETのためのCERN-SPSビーム実験報告 (2011)
  • 著者名/発表者名: 赤池陽水、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] WDAMP : Wide Dynamic ange Amplifier ASIC開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片寄祐作, 他
  • 学会等名: オープンソースコンソーシアムワークショップ
  • 発表場所: 長崎総合科学大学
  • 年月日: 2011-02-01
• [学会発表] CALET :全吸収型カロリメータ(TASC)読み出しシステム、宇宙科学シンポジウム (2011)
  • 著者名/発表者名: 片寄祐作, 他
  • 発表場所: 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] CALET全吸収カロリメータに用いるPD/APDシステムの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水雄輝、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 九州工業大学
  • 年月日: 2010-09-13
• [学会発表] CALET-全吸収型カロリメータの読み出しシステム開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊藤大二郎、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 九州工業大学
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] ワイドダイナミックレンジアンプの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片寄祐作, 他
  • 学会等名: オープンソースコンソーシアムワークショップ
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] PD, APDを用いたPWOによるシャワー検出性能のビーム実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 相場俊英、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 翔体実験での光センサ読み出しのためのワイドダイナミックレンジフロントエンドLSI開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 浅井孝行、片寄祐作、柴田槇雄, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] CERN-SPSビームによるCALETコンポーネントの性能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 相場俊英、片寄祐作, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] Development of a High Dynamic Range Front-End Electronics for the Total Absorption Calorimeter of CALET (2009)
  • 著者名/発表者名: 片寄祐作, 他
  • 学会等名: 31st International Cosmic Ray Conference
  • 発表場所: ポーランドウーチ大学
  • 年月日: 2009-07-07
• [備考] オープンソースコンソーシアムWDAMPプロジェクト
  • URL: http://openit.kek.jp/project/wdamp/public/wdamp