撮像検出器用高コスト効率高圧電源供給/監視/制御システムの開発研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640253
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石川 文雄 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (30092133)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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) ; 佐々木 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (40242094)
• Keywords: 高電圧電源 / 監視制御 / 撮像検出器 / 光電子増倍管

Research Abstract

宇宙線物理学の分野において、撮像型検出器を用いた観測方法が目覚しい進歩を遂げている。多くの宇宙線研究計画において、撮像カメラの基本構成は光電子増倍管(PMT)をマトリックス状に並べ、その光電面を光学系の焦点面として設置する。その際、撮像カメラを増幅率一定に駆動するために1カメラあたり数百におよぶPMTに対して個別に高電圧を供給する必要がある。その安定性は宇宙線のエネルギー決定精度に大きく寄与する。供給高電圧を常時オンライン監視し、さらに、一定化するようフィードバックしながら供給電圧を再設定して安定化する電源供給システムを開発すれば上の問題は解決する。チャンネル数の増大のためコスト効率も重要である。
昨年度試作開発した256ch分の高コスト効率高圧電源供給/監視/制御システムは以下のような仕様を要求した:
出力電圧設定可変範囲 0〜1100V
設定分解能 1V以下
計測分解能 1V以下
最大供給電流 0.5mA
リップルP-P 10mV以下
価格 3000円/ch
それに対して、本年度は組織的に性能試験を行った。その結果:
非線形性 <0.6V (設定・監視両方)
オフセットばらつき <0.12V
温度特性 <0.01V/℃
また、製造業者により、高圧電源供給/監視/制御システムに親電源とクレートまでつけて、量産時3,800円/chのコストで製作可能であるとの見積もりがあった。
従って、狙った仕様は性能においては申し分なく達成され、コストについてもほぼ満足のいくものであった。