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ASICFPGAを用いた GEM検出器用エレクトロニクス の性能試験 KEK測定器開発室 東理大 理工、高エ研 A 、阪市大 B 、佐賀大 理工 C 信州大 理 D 、 東大 理 E 杉山史憲、氏家宣彦 A 、内田智久 E 、宇野彰二 A 、大下英敏 D 杉山晃 C 、関本美智子 A 、田中秀治 A 、田中真伸 A 、中川真介 B 中野英一 B 、長屋慶、仲吉一男 A 、村上武 A 東京理科大学 修士2年 杉山史憲

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  • ASICFPGA GEM

    KEK A

    B C

    D E

    AEADCAAAB

    BAA

  • ASICFPGA

  • GEM

    X

    0.8mm

  • GEM

    ~30cm

    Pre-amps.16chs x 8

    NIM modules

    CAMAC modulesGEM10cm x 10cm

    !

    X:64chs Y:64chs All:128chs

  • ASICFPGA

    150mm

    510mm

    GEM

    I/F HV-

    1

    LV-

    5 Ethernet 1

    ASIC4 FPGA

    FE2006 ASIC

    Ethernet

    Ethernet

  • Ethernet1

    Ethernet HUB

    PC

    (TCP)

    (UDP)

    GEM

  • ASIC

    I/FFE2006

    DAC

    64

    110mm320mm

  • FPGA

    ASIC

    64

    64

    64

    64

    64

    ASIC

    64

    64

    ASIC

    64

    (LVDS)

    ASIC

  • 256 FE2006ASIC

    256

    100MHz

    10nsec

    SiTCP

    DAC

    Ethernet

    ASIC FPGA

    Chip

    x32

    VTH

  • VTH VTH Ethernet

    (252Cf)

  • VTH

    100-GEM

    100-GEM

    ED =1.5kV/cm

    EI =6.3kV/cm

    VGEM =570V

    Drift:2.2mm

    Induction:2mm

    Pad:128

    :64

  • FPGAASIC

  • VTH E

    vent

    s/60

    sec

    Pad Number

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    0 10 20 30 40 50 60 70

    VTH

    VTH

    VTH

    18mV

  • (@MUSASI)

    MUSASI

    Cd

    Cd

    2.24

  • 100-GEMGain ~ 100

    B-GEMGain

    Gas: Ar-CO2 (70/30)Gas: Ar-CO2 (70/30)

    B-Cathode1.2mB-GEM1.2m

    ED =1.5kV/cm

    ET =1.5kV/cm

    EI =6.3kV/cmVGEM =560V

    (100GEM90)

    VGEM =220V(B-GEM)ET =1.5kV/cm

    ET =1.5kV/cm

    ET =1.5kV/cm

    1.2mm

    1.4mm

    1.4mm

    1.4mm

    2.0mm

    1.4mm

    B-Cathode

    30%(3He 100%)

  • KEK

    1.6mm

    0.8mm

    10mmCd

    !!

  • XY

    ?

  • 0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    0 20 40 60 80 100 120

    X

    Y

    Coincidence

    [nsec]

  • 10nsec

    92%

    0.09%

    FPGA

    PC

  • FE2006

    ASIC

    GND

  • !!

    ASIC

  • (TCP)

    DAQ

    +5V, -5V, HV

    Ethernet HUB

    PC

    (UDP)

  • ASIC

    8

    DAC

    FE2006ASIC

    x 4

    VTH -Chip

    FPGA

    FPGASPI I/F

    8chs/chip

    8

    64chs/board = 8chs/chip x 8Chips

  • FPGA

    LVDS

    ASIC

    128200MHz

    10nsec

    SiTCP Ethernet

    FPGADAC

  • FPGA

    FPGA

    ASICI/F

    110mm320mm

    464chs. x 4 = 256chs.

  • VTH VTH VTH -Chip VTH VTH -Ch VTH -Chip

    DACFPGA

    -500mV~+500mV VTH -Ch

    ASIC

    -31mV~-0mV

  • FPGA

    XYCoincidence

  • 0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    0 20 40 60 80 100 120

    X

    Y

    C

    Y10nsec

  • 0

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    0 20 40 60 80 100

    Coincidence

    Noize

  • FE20062.5V ASIC

    GND

  • -2.5V(100uF)

  • GND2.5V(100uF)

  • 2.5V

  • GND

  • NEW

  • Old ASIC board New ASIC board

    ASICFPGAGEM ASICFPGAASICVTHVTHVTH(@MUSASI)KEKDAQASICFPGAFPGAVTH 30 312.5VGND 38NEW 40