３次元位置感応型ガンマ線検出器とそれに必要なデバイス立教大学福地知則 CNS、理研 RIKENワークショップ 11/May/2005 Gamma Ray detector Array with Position and Energy sensitivity (GRAPE) Planner Type Φ60 x 20mm x2 Crystals 18台のゲルマニウム検出器クリスタル数３６（各電極が９分割）、シグナル数324 Efficiency 5%＠1.3 MeV 高速（β=0.1-0.3)て飛行する原子核から放出されるγ線のドップラーシフトを高精度で補正するためにプラナー型のGe 検出器をビームと垂直な向きに配置ガンマ線検出器～現在と将来～ 2π-Detector Euroball, Gammaspher 4π-Detector GRETA, AGATA ・Position sensitivity ・Tracking  High Efficiency Doppler Correction ・Anti-Compton Shields Resolving Power の比較 Resolving Power RP = exp Ln(N0/N) 1 - ln(ε) / ln(R) A B C R = 0.76(SE/δE)(P/T) ε : 検出効率 δE : Energy Resolution P/T : Peak to Total Ratio SE : Energy Spacing N0 : Total event number N : Peak counts 1.2 6.1 0.4 1.2 6.1 0.4 ε(%) δE(keV) P/T 5.0 3.0 0.2 5.0 8.0 0.2 7.0 3.0 0.3 7.0 6.0 0.3 22 2.5 0.62 54 2.5 0.9 9.0 3.95 0.46 9.0 12 0.46 22 6.0 0.62 54 5.0 0.9 A : High-spin : SE=60keV, 105cps 80hour B : RIB1 : SE=200keV, 100cps 80hour C : RIB2 : SE=200keV, 10cps 80hour 3次元位置導出の原理 Flash-ADCによるシグナルの測定 20cm 20cm プリアンプからのシグナルの立ち上り部分 1μs を105 MHzで測定ガンマ線が入射したセグメントのシグナルとともに周りのセグメントに誘起されたシグナルが現れる。 ↓ セグメント内での３次元の位置導出が可能となる Neural Network による位置導出 Difference (mm) Output : 3次元の位置 j はそれぞれの位置に対応する Start from random parameter (A) average pulse shape Kohonen Algorithm Input : 測定したパルスシェイプ i = (Ch.数) ｘ (サンプリング時間） dj = S（xi(t) – wij(t))2 i  dj をminimum search wij(t+1) = wij(t) + g(t) (xi(t)-wij(t))  wij を Modify (C) d=18 mm Difference (mm) (B) d=10mm (A) d=10 mm Difference (mm) Event number Start from average pulse (B) shape parameter Start form average pulse (C) shape parameter Event number Online での位置導出ＧＲＡＰＥ Offline での位置導出 Data 前置処理 Time0 Normalization 波形分析 ANN Detector 位置 360ch. FADC Energy Timing Position DAQ On-line Analysis FADC Raw Data FPGA,DSP (ANN Param.) Calibration Server Online化するには（DSP) ・Flash ADC ― 各チャンネルにCFD ・前置処理 ― 波高のNormalization ・ANN ― パラメータのメモリー量 1ch －Input x V x 2byte = 100 x 20x20x20x2 = 1.6 Mbyte 重ね合わせを考えると(1crystal-2hit) 1.6M x 4000 = 6.4Gbyte (2hit以上はOffline?) まとめ・次世代ガンマ線検出器には、３次元位置感応性が不可欠・Flash-ADCを用いてテストを開始 ↓ Offline での位置導出・Onlineオンラインでの位置導出のためには、 Segumented Ge Array (SeGA) @ MSU ○ 各チャンネルにトリガー用CFD ○ 波形のNormalizaition ・Flash-ADC各チャンネルにCDF を持つボードを開発中・Segment 1ch に 1PC