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MPPCを用いたproportional scintillation mode Xenon TPCの多チャンネル読み出しシステム

概要

二重ベータ崩壊探索のため高圧キセノンガスによるTPC検出器の開発を行っている。高いエネルギー分解能を得るために、電子雪崩増幅は用いず、電離電子を低電圧で加速することでelectroluminescence光を発生させ光検出器で読み出す(proportional scintillation mode)。光検出器としてはMPPCを多数配置する。64、約2,000そして50,000チャンネルと段階的に検出器を大きくしていくことを目指す。本プロジェクトでは多チャンネルのMPPCの比較的遅い(数百μs)信号を取得するためのフロントエンドボードおよびその読み出しシステムの開発を行う。

メンバー
  • 市川温子, Atsuko K. Ichikawa(代表:京都大学、准教授)
  • 中村和広, Kazuhiro Nakamura*(京都大学、学生)
  • 田中駿祐,Shunsuke Tanaka*(京都大学、学生)
  • 中村輝石, Kiseki Nakamura(京都大学、研究員)
  • 潘晟, Sei Ban(京都大学、研究員)
  • 身内賢太郎, Kentaro Miuchi(神戸大学、准教授)
  • 池野正弘, Masahiro Ikeno(KEK、シニアフェロー(技術職))
  • 内田智久, Tomohisa Uchida(KEK、准教授) 
機能・特徴

本回路は多チャンネルのMPPCの制御・読み出しを行うための基板である。MPPCへの電源供給からAD変換、PCへのデータ送信までを担う。 特長は以下の2点。
・56個のMPPCを同時に制御、特にMPPC個別に電源電圧を微調整することによって多数のMPPCの増倍率を一様に保つことが可能。
・MPPCの読み出しにDCカップリングを採用しており、サブミリ秒のパルス信号に対しても波形を歪めることなくデータ取得が可能。
その他の特徴は以下の通り。
・2種類のアナログ回路、ADCを内蔵している。見たい信号の大きさに合わせた増幅率でデータ取得を行うとともに、MPPCの1p.e.信号を取得することも可能。(ただし 1p.e.信号の取得は同時に 7ch まで)
・LVDS入出力端子を備えており、外部からのトリガ入力や複数枚のボードによる連携をとることが可能。
・PCとのデータ通信には1Gbps SiTCPを用いる。
・DC+5Vの単電源で駆動可能。

公開リソース

回路図

概要

図・写真等

表面
表

裏面
裏

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