TPCの原理とADCのフローチャート Weekly Meeting 10/12 Naoto Tanaka 先週の進展 • CPLDで24MHzのCLKから4Hz・0.5HzのCLKを作る プログラムを作成→動作確認 • 500kHz CLKのをオシロスコープで確認 • Flash ADCのFPGAのデータシート • 卒研で使うTPCについて調べる ◦ どんな原理で ◦ ガスの種類 ◦ 磁場の働き • ADCのフローチャートをつくってみる • TeXをPCにインストール、練習 TPC (Time Projection Chamber) • 荷電粒子の3 次元飛跡検出ができる検出器 チェンバー内に荷電粒子が入射 Anode wire （HV~2000V） Y軸 電磁相互作用により電子が発生 電場により電子はAnode Wire方向にドリフト 電場 Ar Anode Wire付近で電子雪崩 Cathode Padに正電荷が誘起 Cathode Pad 正電荷を読んで(X,Z)座標の決定 ドリフト時間を計測してY座標を決定 Z軸 X軸 TPCの3次元飛跡分析の原理 Y軸 荷電粒子 電場 ドリフト時間から Y座標を決定 ドリフト時間から Y座標を決定 Anode Wire Cathode Pad Z軸 X軸 検出器のガス • PRガス ( Ar : CH4 = 90 : 10 ) • Qガス ( He : iso-C4H10 = 98 : 2 ) • Ar : CF4 : iso-C4H10 • Ar : CO2 = 70 : 30 クエンチング(Quenching)ガス 電子なだれが連続で起き てしまうとパルス電流の計 測ができなくなってしまうの で多原子有機物ガスを添 加してある。 イオンがクエンチングガス に衝突するとそれらを解離 するためにエネルギーを失 い電子なだれは止まる TPCの磁場 • 荷電粒子によ り生成された電場によりCathode Padへとドリフ トしていく。 このとき電子はガス中の分子と衝突を繰り返すた め，縦方向，横方向に拡散を受けることになる • TPC では磁場を用いてこの横方向への拡散をローレンツ力 により抑制することで，長いドリフト距離でもよい分解能を達 成することができる • 横拡散係数は下の式で表される ADCの仕組み CS：ADCが２つ以上あった時にどのADCを使う か選択する WR：LOWからHIGHにして8CLK後に変換を開始 する RD：HIGHからLOWにして0.2μs後に変換データ ができる CLK：外部CLK(500kHz)を使う ADCのフローチャート start （CSをlowにする） WRをlowにする 1CLK WRをhighに戻す 8CLK AD変換start 57CLK AD変換end RDをlowにする 1CLK DATAをCPLDへ 1CLK RDをhighに戻す 1CLK = 1/fCLK = 2μs (fCLK = 500kHz) これから • CPLD，ヒューズを交換して再度500kHzのCLK を測定 • フローチャートからプログラムを考え，CPLDに 書き込む • TeXのつづき
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