readout chip for ilc pair monitor

Readout Chip Readout Chip for ILC Pair Monitorfor ILC Pair Monitor

東北大学大学院　理学研究科東北大学大学院　理学研究科ニュートリノ科学研究センターニュートリノ科学研究センター

修士修士 00 年 佐々木励年 佐々木励

Contents

1. ILC2. Pair Monitor3. Readout Chip for Pair Monitor4. Conclusion5. Plan

Contents

1. ILC2. Pair Monitor3. Readout Chip for Pair Monitor4. Conclusion5. Plan

ILC(International Linear Collider)

e+e- collider

•Energy:500GeV~1TeV

•Physics : Higgs , Top Quark ,

SUSY , Dark Mater, etc…

ILCILC

synchrotronsynchrotron

Beam for ILC

e- = 2×10= 2×101010

σσyy=5.7nm=5.7nm

σσzz=300μm=300μm

　 　 ＠ IP

σσxx=655nm=655nm

σz

σx

σy

bunchbunch

traintrain

Contents

1. ILC2. Pair Monitor3. Readout Chip for Pair Monitor4. Conclusion5. Plan

400cm

Pair Monitor

Beam Profile Monitor:サイズの測定→高い安定した Luminosity

Pair MonitorPair Monitor

Interaction PointInteraction Point

e+

Luminosity

e+e-

e-

][ 122

sm

NfL

yxf = 繰り返し周波数 [s-1]N = e の個数 in bunchσx,σy = beam size [m]

Luminosity : ビームの衝突確率

ILCILC

synchrotronsynchrotron

size size 小小

size size 大大

e+e-

Pair Monitorの原理

e+e+

e-

e-

IP

1. Pair production of e+e-

3. ( ) collide with pair monitore+

e-

e+

e-

e+

e-2. Scattering( )by ( )←beam size

e-

e+

Pair Monitorの構成

Pair MonitorPair Monitor

segmentsegment

Readout ChipReadout Chip

Pixel SensorPixel Sensor

200μm

3cm

1cm

3D Silicon Pixel Sensor3D Silicon Pixel Sensor

e-

カウントカウント

readout chipに必要な性能

読出し読出し1616 分割して保存分割して保存

Contents

1. ILC2. Pair Monitor3. Readout Chip for Pair Monitor4. Conclusion5. Plan

Development of readout chip

池田博一教授（ JAXA）の協力

修士 2年　横山さん、橋本さんからの引継ぎ

試作チップ： YH01（故障）→ R02（製作依頼中）

View of readout chip

400μm

400μm

ピクセル回路

View of readout chip

CELLA

CELLAanaloganalog &&digitaldigital

Analog circuit

CELLA

CELLA

analog signal

1.1. 前置増幅回路サブブロック前置増幅回路サブブロック

2.2. 差動増幅回路サブブロック差動増幅回路サブブロック

3.3. コンパレータ回路サブブロックコンパレータ回路サブブロック

Analog circuit

CELLA

CELLA1.1. 前置増幅回路サブブロック前置増幅回路サブブロック

2.差動増幅回路サブブロック

3.コンパレータ回路サブブロック

Analog circuit

CELLA

CELLA1.前置増幅回路サブブロック

2.2. 差動増幅回路サブブロック差動増幅回路サブブロック

3.コンパレータ回路サブブロック

Analog circuit

CELLA

CELLA1.前置増幅回路サブブロック

2.差動増幅回路サブブロック

3.3. コンパレータ回路サブブロックコンパレータ回路サブブロック

Analog circuit

CELLA

CELLA

digital signal

1.1. 前置増幅回路サブブロック前置増幅回路サブブロック

2.2. 差動増幅回路サブブロック差動増幅回路サブブロック

3.3. コンパレータ回路サブブロックコンパレータ回路サブブロック

Digital circuit

CELLA

CELLA

digital signal

1.カウント

2.16分割して保存

3.読出し

Digital circuit

CELLA

CELLA

11

1.カウント

2.16分割して保存

3.読出し

Digital circuit

CELLA

CELLA

1.カウント

2.16分割して保存

3.読出し

Write @LATCH

0000

000000

00

0011

1100

111100

111100

1111

Write @REGBNK

01

1111

1100

00

0000

0011

1100

111100

000011

1100

1111

Digital circuit

CELLA

CELLA

1.カウント

2.16分割して保存

3.読出し

Readout @LATCH

0000

0000

0000

0011

1100

1111

0011

1100

1111

Readout @REGBNK

01

1111

1100

00

0000

0011

1100

1111

0000

0011

1100

1111

Selection of Pixel circuit

1.1.カウンカウントト2.2.保存保存3.3.読出読出しし

XCKXCK:3:3発発YCKYCK:2:2発発

Readout Method(example1)

①① 　　横横方向方向

②② 　縦方向　縦方向

Readout Method(example2)

①① 　横方向　横方向

②② 　　縦縦方向方向

Readout Method（失敗例）

XCK:XCK: 後に後に 22 発発YCKYCK:: 先に先に 11 発発①① 　横方向　横方向

②② 　　縦縦方向方向

Readout Method（成功例）

XCK:XCK: 先に先に 22 発発YCKYCK:: 後に後に 11 発発①① 　横方向　横方向

②② 　　縦縦方向方向

Contents

1. ILC2. Pair Monitor3. Readout Chip for Pair Monitor4. Conclusion5. Plan

Conclusion

1. ILC1. ILC

2. Pair Monitor

3. Readout Chip for Pair Monitor

必要必要

必要必要

開発中開発中

4.アニメーション製作

製作製作 3030 時間時間 pricelesspriceless構想構想 1010 時間時間

制作費制作費 00 億円億円

Contents

1. ILC2. Pair Monitor3. Readout Chip for Pair Monitor4. Conclusion5. Plan

Plan

試作チップの到着　 2007/051. Analog部の研究2. 試作チップ用テストパルスの準備3. Readout methodの簡単な考察

ありがとうございました

以上です

参考資料

Readout Method（失敗例２）

XCK:XCK: 先に先に 11 発発YCKYCK:: 後に後に 22 発発①① 　　横横方向方向

②② 　縦方向　縦方向

Readout Method（成功例２）

XCK:XCK: 後に後に 11 発発YCKYCK:: 先に先に 22 発発①① 　　横横方向方向

②② 　縦方向　縦方向