まとめと今後

謝辞

本研究を行うにあたり、大変多くの方々にお世話になりました。この場をお借りして厚く御礼申し上げます。

川越清以教授には学部時代からゼミなどで実験の基本的なことを数多くご指導いただきました。ミーティングなどではご自身の経験を踏まえた非常に深みのあるコメントをいただきました。また、様々な研究会、実験に参加させていただく等、大変貴重な経験をさせていただきました。主指導教員の東城順治准教授には、本研究テーマを提案していただいたことをはじめ、大変お世話になりました。研究内容だけでなく、研究者としてのあり方等についても丁寧に指導していただきました。また、本論文の執筆に際しましても細かいところまで目を通していただき、多くのアドバイスをいただきました。吉岡瑞樹准教授にはビーテスト実験時には解析方法を直接指導いただき、また、気まぐれな私の様々な相談に乗っていただきました。織田勧助教には解析手法に関して多くのアドバイスをいただきました。音野瑛俊助教、末原大幹助教、須藤裕司特任助教、山口博史博士研究員にも様々な点でアドバイスをいただきました。上野翔氏、大石航氏、松本悟氏、宮崎陽平氏には研究室の先輩として模範を示していただきました。g-2/EDMグループには研究室の先輩がいないため研究が行き詰まることも多々ありましたが、大石氏には幅広い知識から幾度となく助言をいただき助けていただきました。また同輩にも恵まれ、古浦新司氏はASICの評価をともに行い、手先の器用な古浦氏に助けられたことが多々ありました。古浦氏の魅力的なプレゼンテーションは見習う点が多くあり、大変参考になりました。富田龍彦氏の研究における広い視野には非常に刺激を受けました。中居勇樹氏の研究に対する実直な姿勢には日々驚かされ、また物理に関して多くの議論を交わすことができました。中居節ともいえる言動にも日々驚かされ、大いに楽しませていただきました。田中元気氏はかけがえのない友人として研究の息抜きにつきあっていただき、彼のおかげで日々の研究に打ち込むことができました。研究室の後輩の角直幸氏、住田寛樹氏、高田秀佐氏、田中聡一氏、長澤翼氏、長島寛征氏、平井寛人氏、藤山翔乃氏、Mathieu Darnajou氏の熱心に研究に取り組む姿勢には良い影響を受けることができました。また、先端素粒子物理研究センターの重松さおりさんをはじめ物理事務の方々には研究に集中できる環境を整えていただきました。

高エネルギー加速器研究機構(KEK)他、九大外の研究機関の方にも大変お世話になりました。KEKの齊藤直人教授、三部勉准教授には本研究をASICに関して完全に素人の私に任せていただいたことを、改めて感謝申し上げます。三部准教授にはビームテスト実験をはじめ、KEK出張の際には直接の指導をいただき大変お世話になりました。KEKの上野一樹助教には本研究を開始し、何をすれば良いのかも分からない状態のときから付きっきりで指導していただきました。また、学会のスライド作製のときなども非常に多くのコメントをいただき大変お世話になりました。大谷将士博士研究員はKEKで楽しみながら

研究を行う上でかけがえのない存在でした。西村昇一郎氏にはシリコンストリップセンサーの扱い方、解析手法等、多くの点で助言をいただきました。田中真伸教授にはASIC に関して全く知識を持っておらず仕事の進みも遅かった私を辛抱強く指導していただきました。内田智久准教授には回路作製、マイコンの使い方、SliTA2014開発時など、何度も相談に乗っていただき、研究の支えとなって頂きました。池野正弘氏には基板作製の際に多くのアドバイスをいただき、またASICチップの半田付け作業を手伝っていただきました。島崎氏には回路シミュレーションのツールの使い方を指導していただきました。庄子氏にはASICのシミュレーションをはじめとして多くのアドバイスをいただきました。

佐々木修教授にはミーティングで非常に有用なアドバイスをいただきました。JAXAの池田博一教授にはSliTA2014開発時に評価方法について行き詰まっている際に助言をいただきました。その他本当に多くの方々のお世話になりました。皆様のお陰でこれまで研究を進めることができました。改めて感謝申し上げます。

最後にこれまで大変お世話になった家族と友人に感謝致します。

参考文献

[1] C.D. Anderson, S. H. Neddermeyer, Phys. Rev. 50 (1936) 263

[2] N. Saitoet al.,Conceptual Design Report for the Measurement of the Muon Anoma-lous Magnetic Moment g−2 and Electric Dipole Moment at J-PARC, KEK, 2011.

[3] G.W. Bennett et al., Muon (g-2) Collaboration, Phys. Rev. D 73 (2006) 072003 [4] Fred Jegerlehner, Andreas Nyffeler, Phys. Rept. 477 (2009) 1-110

[5] J. Bailey et al. [CERN-Mainz-Daresbury Collaboration], Nucl. Phys. B150 (1979) 1 [6] L H Thomas,Phil. Mag.,Series 7, vol.3, #13 (1927); V Bargmann, V Telegdi, Phys.

Rev. Lett. 2, 435 (1959)

[7] http://www.g-2.bnl.gov/pictures/g2magnet2.jpg

[8] 三部勉, g-2/EDM実験で用いる計測システム開発,計測システム研究会@J-PARC,

2014.

[9] 西村昇一郎, J-PARCでのミューオン g−2/EDM精密測定実験に用いるシリコンストリップセンサーの仕様と測定精度の研究. Master’s thesis, 東京大学大学院理学系研究科物理学専攻, 2013.

[10] K.A. Olive et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C, 38, 090001 (2014).

[11] K. Ueno, M. Tanaka, T. Uchida, M. Ikeno, Fast Readout ASIC for Si-Strip Detector in the J-PARC Muon g-2/EDM Experiment and Other Related Applications IEEE Nucl Sci. Symp. Conf. Rec. 2013.

[12] T. Mibe Development of Slilicon-Strip detector for the muong−2/EDM experiment at J-PARC, 2014A0229.

[13] ミューオン2次ビームライン配置図http://j-parc.jp/researcher/MatLife/ja/instrumentation/ms.html [14] V1742/Digitizers — CAEN http://www.caen.it/csite/CaenProd.jsp?parent=11&idmod=661.

[15] CAEN V1190 128/64 channel VME TDC both versions A(128) and B(64) - daq http://daq.tlabs.ac.za/electronics/vme-electronics/v1190

[16] Technical Information Manual http://www.tunl.duke.edu/documents/public/electronics/CAEN/caen

[17] 汎用 MPPC 読み出しモジュール http://openit.kek.jp/project/MPPC-Readout-Module/public/MPPC-Readout-Module.

[18] 電子光理学研究センター(核理研)の加速器http://www.lns.tohoku.ac.jp/fy2011/lns/acc.htm [19] 電子光理学研究センター (核理研) の実験室のレイアウト

http://www.lns.tohoku.ac.jp/fy2011/lns/layout.htm

付録 A SlitA2013 ^{評価用基板}

SlitA2013を評価するための評価用基板を製作した。回路図を以下に示す。

g-2 SlitA Eval 2013 䝣䝻䜰䝥䝷䞁

IC

䝕䝆䝍䝹䝪䞊䝗䜈 FX2-80S-1.27DSL JP-4

JP-4

㟁※⏝➃Ꮚ GND,-0.9V, +0.9V,+2.5V 䠄mac8 JK-1䠅

ྍኚ᢬ᢠ4

Test pulse lemo

AMON Lemo

䝇䝹䞊䝩䞊䝹×3 CLB,CLK,SDI

䝝䞊䝣䝢䝑䝏䝁䝛䜽䝍䠄R852-10-66-20-00166pin䠅 Analog in 32ch+gnd32ch+x2ch

AMON 䝇䝹䞊䝩䞊䝹

GND㠃䜢୧㠃

䛻ฟ䛩

✰ʔ͍ϰ䝇䝭䠇AnalogIn䝁䝛䜽䝍⬥×2 䠄䝇䝨䞊䝃➼䜢䛴䛡䜙䜜䜛䜘䛖䛻䠅

✰ᚄ䛿௚䛾䝟䞊䝒䜢䛾䛫䛯ୖ䛷✵䛝≧ἣ 䛛䜙Ỵᐃ

AnalogIn䝁䝛䜽䝍䛛䜙IC䜈䛾ಙྕ䝷

䜲䞁䛿ᇶᯈෆ㒊䜢㏻䛧䚸䝅䞊䝹䝗䛩䜛䜘䛖䛻䛩䜛

ྍኚ᢬ᢠ⏝

䝇䝹䞊䝩䞊䝹×4

GND 䝇䝹䞊䝩䞊䝹

CHECK Lemo

䝇䝹䞊䝩䞊䝹×12 䝕䝆䝍䝹ฟຊ

䝆䝱䞁䝟

×3

図 A.1: SlitA2013評価用基板のフロアプラン

D D

C C

B B

A A

A[32:1]

D[32:1]

Title

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<Title>

1 6

Monday, July 29, 2013 Title

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<Title>

1 6

Monday, July 29, 2013 Title

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<Title>

1 6

Monday, July 29, 2013 H2

INPUT

A[32:1]

OUTCTRL SDO CLB SDI D[32:1]

CLK STRO

AMON AMON H1

ASIC TPIN

AMON A[32:1]

D[32:1]

SDO CLB SDI CLK STRO

TPV

TPIN

図A.2:SlitA2013評価用基板の回路図、TOP層

D D

C C

B B

A A

A[32:1]

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32

A[32:1]

Title

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<Title>

4 6

Monday, August 19, 2013 Title

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4 6

Monday, August 19, 2013 Title

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<Title>

4 6

Monday, August 19, 2013 U1

R852-10-66-20-001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66

図A.3:SlitA2013評価用基板の回路図、入力部

D D

C C

B B

A A

ᵧᵡ˄ᡈỆᣐፗ

TPIN

+2V5A +0V9A

-0V9A

+0V9D

-0V9D

Title

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<Title>

6 6

Monday, July 29, 2013 Title

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6 6

Monday, July 29, 2013 Title

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<Title>

6 6

Monday, July 29, 2013 FL2

NFM18PC105R0J3

C78 100U/3225 F1

FUSE CN4 JK-1

FL1

NFM18PC105R0J3

C76 100U/3225

R3151

JP1 JP-4

C79 100U/3225 F2

FUSE CN6 JK-1

LEMO3

LEMO_85QLA 1

2345

JP2 JP-4

JP4 JP-4

JP3 JP-4

C77 100U/3225

CN7 JK-1

FL3

NFM18PC105R0J3 C75 100U/3225

FL4

NFM18PC105R0J3

CN5 JK-1

図A.4:SlitA2013評価用基板の回路図、電源部

5 4

4 3

3 2

2 1

1 DD

AA HL

ḤἣἋἅὅỊμềᾘᾒ˄ᡈỆᣐፗ

Ḥᾘᾒἦὅỉ᪽૨܌ỆᵮỉếẪờỉỊếẦễẟờỉợụᾀ῍ᾁఐٶẪᩓ්ầ්ủỦ

ẅίᵮᵥᵬᵢểᵥᵬᵢễỄὸ A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15A16A17A18A19A20A21A22A23A24A25A26A27A28A29A30A31A32 A[32:1]

D1D2D3D4D5D6D7D8

D9D10D11D12D13D14D15D16

D17

D18D19D20D21D22D23D24D25D26D27D28

D29D30D31D32 D[32:1]

TPIN AMON

A[32:1]D[32:1]

SDO CLBSDICLK

STRO -0V9D

+0V9A

-0V9A +0V9D

-0V9D +0V9A -0V9A

+0V9D

+0V9A

-0V9A +0V9A -0V9A

+0V9A

-0V9A

+0V9D

-0V9A+0V9A

+0V9A-0V9A

Title

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Date:Sheetof <Doc><RevCode> <Title>

36Tuesday, August 20, 2013 Title

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Date:Sheetof <Doc><RevCode> <Title>

36Tuesday, August 20, 2013 Title

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Date:Sheetof <Doc><RevCode> <Title>

36Tuesday, August 20, 2013 R141k

C6010U/1005

C2010U/1005 C690.1U/1005

C350.1U/1005

C12 0.1U R29 (10k)

R12 1k

C300.1U/1005 C6610U/1005

JUMPERJSW4

C10 0.1U

R26 1k

C260.1U/1005

R27 1k

R19 20k

C390.1U/1005

TP5TP

C7410U/1005

C420.1U/1005 C470.1U/1005

C430.1U/1005

C70.1U C6210U/1005

C80.1U C650.1U/1005

R16 22k

C500.1U/1005

C140.1U/1005

C180.1U/1005

R21 20k

C5210U/1005

R17 2.4k C730.1U/1005

C11 0.1U C6810U/1005

C250.1U/1005

R22 PV37W102C01

1 3

C360.1U/1005

JUMPERJSW3

C160.1U/1005

R20 20k

C610.1U/1005

C4910U/1005 C460.1U/1005

C3210U/1005 C4110U/1005

C90.1U C170.1U/1005

C510.1U/1005

R25 1k

C7210U/1005 C670.1U/1005

C570.1U/1005

C240.1U/1005 C380.1U/1005

R30 10k

R18 910k

TP4TP1

C4010U/1005 C550.1U/1005

C50.1U R28 (10k)

R10 1k

C5810U/1005

C450.1U/1005

C21 1U

TP7TP1

C330.1U/1005

C60.1U C5610U/1005

JUMPERJSW2

C310.1U/1005

R23 PV37W102C01

1 3

C710.1U/1005

R15 1k

C2810U/1005 C230.1U/1005

R24 PV37W102C01

1 3

C440.1U/1005 C6410U/1005

TP8TP1

C530.1U/1005

TP6TP 1 R13PV37W503C0113

2 C150.1U/1005

C2710U/1005 C5410U/1005

C7010U/1005

C340.1U/1005 JUMPERJSW1

C290.1U/1005 C190.1U/1005 C4810U/1005

C220.1U/1005 C370.1U/1005

SlitA2013

3TPIN

PAVDD 6

PAVDD 7 8AVDD 9AVSS

VLPRE 12

VHPRE 13

PAVSS 16 17 AVSS 18 AVDD

VHPZCSH 19

21 VHSH VHRF4P 22

25 AVDD 26 AVSS

VHDAC 27

VHCMP 28

VLCMP 29 30 DVSS 31 DVDD 32 STRO SDO 33

BUFDIS 34

DVDD 35

D6438D6339D6240D6141D6042D5243D5144D5045D4946D4847D4748D4649D3650D3551D3452D3353DVSS54DVSS55D3256D3157D3058D2959D1960D1861D1762D1663D1564D1465D1366D567D468D369D270D171 DVDDCLKCLBSDI 74757677 DVDD 78 DVSSICMPIMONIDAC 79808182 AMONAVDDAVSS 838485 IRF4 88 IPZCSHPAVSSAVDDAVSS 90919293 IPRE2IPRE 9798 VHHPRE 99 AVSS 101 AVDD 102 PAVDD 103 PAVDD 104 A1110 A2111 A3112 A4113 A5114 A13115 A14116 A15117 A16118 A17119 A18120 A19121 A29122 A30123 A31124 A32125 A33128 A34129 A35130 A36131 A46132 A47133 A48134 A49135 A50136 A51137 A52138 A60139 A61140 A62141 A63142 A64143

PGND 105 PGND127PGND126

PGND 94 4PGND

5PGND

15 PGND 10 GND

14 GND VPRE 11

20 ISH

VOFF 23

VREF

24 VREFVOFF 8687

ISH 89 GND 95 VPRE 96 GND 100 PGND 106

TP3

TP1 C630.1U/1005

TP9TP1

C130.1U/1005

C590.1U/1005

R11 1k

A.5: 図

Sli tA2 013 評価用基板の回路図、

ASIC 周辺部

D D

C C

B B

A A

D[32:1]

SDO

CLB

CLK

SDI

CHECK STRO

CHECK

D31 D29 D27 D25 D23 D21 D19 D17 D15 D13 D11 D9 D7 D5 D3 D1 CLB SDI

D30 D28 D26

D22 D20 D18

D14

D10 D8 D6

CLK SDO STRO

D2 D4 D12 D16 D24 D32

SDO

CLB

SDI D[32:1]

CLK STRO

Title

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<Title>

5 6

Monday, July 29, 2013 Title

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<Title>

5 6

Monday, July 29, 2013 Title

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<Title>

5 6

Monday, July 29, 2013 TP15

TP 1

TP20

TP 1

TP17 TP 1 TP18

TP 1

TP19 1 TP TP16

TP 1

TP21 TP 1 TP14

TP 1

TP10

TP 1

CN3

FX2-80S-1.27DSL(71) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36 A37 A38 A39 A40

B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19 B20 B21 B22 B23 B24 B25 B26 B27 B28 B29 B30 B31 B32 B33 B34 B35 B36 B37 B38 B39 B40

TP11 1 TP LEMO2

(LEMO_85QLA)

2345

TP13 TP 1 TP12

TP 1

図A.6:SlitA2013評価用基板の回路図、デジタル出力部

D D

C C

B B

A A

ἣἋἅὅỊỼἬỴὅἩ˄ᡈỆᣐፗẅỼἬỴὅἩỊᵧᵡ˄ᡈỆᣐፗ

AMON

+2V5A +0V9A

-0V9A

Title

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2 6

Monday, July 29, 2013 Title

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2 6

Monday, July 29, 2013 Title

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2 6

Monday, July 29, 2013

R8 0

(10k)

0.1U

TP2 TP

R5 0

R72k

10U

LEMO1 LEMO_85QLA

2345

R9 (0) R1 (100)

LMH6601-SC70 1 OUT

SD 5 2 VL

VH 6

INH 3

INL 4 R3 (10k)

TP1

TP 1 C2

0.1U C3

10U

R2 51

R42k

図A.7:SlitA2013評価用基板の回路図、アナログモニター出力部

付録 B ^中継基板

SlitA2013のデジタル出力のレベル変換(±0.9 V→ ±3.3 V)とシリアル通信によるデジタルコントロールのため、図B.1の中継基板を制作した。

電源モニー用ーー  

接続コネク  

ア通信用ク  

電源変換部 >±  

クイッ  

書き込み用ピン 

ピンヘッー

電圧変換部 >±  

電圧変換部± >  

出力コネク   P P   ネでーに固定ア通信用ーバー 

eg P

ピン  e i i

図 B.1: 中継基板の写真

D D

C C

B B

A A

TOP relay board for SlitA

PWB=GN-1429-1

DLOUT[32:1]

DHOUT[32:1]

D[32:1]

Title

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Date: Sheet of

<Doc> <RevC

<Title>

1 8

Tuesday, April 22, 2014 Title

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<Title>

1 8

Tuesday, April 22, 2014 Title

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<Doc> <RevC

<Title>

1 8

Tuesday, April 22, 2014 H6

AVR CLB SDI CLK

USART_TXD USART_RXD H1

VTRANS1 D[32:1]

DLOUT[32:1]

DHOUT[32:1]

INPUT D[32:1]

CTRL_CLK

CTRL_CLB CTRL_SDI

RECEIVER USART-TXD USART-RXD

OUTPUT DLOUT[32:1]

DHOUT[32:1]

VTRANS2 CLB CLK SDI CTRL_CLB CTRL_SDI CTRL_CLK

POWER

図B.2:中継基板の回路図、TOP層

ドキュメント内学位論文 Experimental Particle Physicsyushu University (ページ 63-92)

謝辞

参考文献

付 録 A SlitA2013 評価用基板

g-2 SlitA Eval 2013 䝣䝻䜰䝥䝷䞁

IC

付 録 B 中継基板

付録 A SlitA2013 ^{評価用基板}

付録 B ^中継基板