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新型高性能光検出器（HAPD）読み出しのためのASICの開発 / Takashi Nakagawa [BELLE2-MTHESIS-2021-052] Presented on 31 03 2006 MSc
2006 Tokyo Metropolitan University / Hachioji
B 中間子を用いCP 非保存現象を研究するBelle 実験では、B 中間子崩壊から生ずるK 中間子とπ 中間子の識別が必要不可欠である。現在私が属するBelle 実験サブグループであるACC （Aerogel Chrenkov Counter）グループでは、エアロジェルを用いた閾値型の光検出器を用いて高運動量領域でのK 中間子とπ 中間子の識別を担当している。現在のBelle 測定器におけるK/π 識別は他の測定器と情報を併せ、全事象を90 ％以上の確率でπ 中間子とK 中間子の分離が達成されている。しかし超対称性粒子の様常等の新事象の検出には希崩壊現象の検出が不可欠であり、より高い粒子識別能力が求められる。そこで、更なる粒子識別能力向上を目標にACCグループでは検出器のアップグレードとしてA-RICH（Aerogel Ring Image Chrenkov Counter）検出器を採用することを計画している。 A-RICH 検出器は荷電粒子が輻射体であるエアロゲルを通過する際に円錐状に放射されるChrenkov 光を位置分解能を持つ光検出器によって捉え、検出器上の位置情報からChrenkov 光の放出角を再構成することで、粒子識別を行うものである。A-RICH に使用される光検出器として「十分な有効面積」「高い検出効率」「位置分解能」そしてBelle 検出器内に設置するため「1.5 T の磁場中で動作可能」という条件が求められる。これらを満たすものは現在市販されているの光検出器では難しい。そこで我々は高い透過率を有するエアロゲルの開発と平行し、新型光検出器の研究開発を行っている。我々は要求を満たす光検出器として、（株）浜松ホトニクスと共同で、 HAPD（Hybrid Avalanche Photo Detecter）と呼ばれる新形マルチアノード光検出器を共同開発している。現在試作されているHAPDは72×72mm2 （有効エリア59 × 59mm2 ）の大きさを持ち12 × 12 のarray に分離されている。そして1 台につき144 channels の出力を持ち、1 つの出力あたり約80pF の検出器容量を持っている。またBelle 検出器に設置される予定のA-RICH全体ではHAPD(144ch/HAPD) を700 台用いる。このとき信号読み出しは約10 万Channel となる。そこでこれらの膨大な信号を処理するシステムが必要となってくる。このため我々はHAPD 処理用の集積回路を開発した。本論文では試作されたHAPD の評価及び、HAPD からの信号処理用集積回路（ASIC:S03）の試作経緯と性能評価に関して報告する。
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