Development of a large effective area liquid argon telescope for direct validation of heavy element synthesis in the universe

开发大有效面积液氩望远镜直接验证宇宙中重元素合成

基本信息

批准号：
22KJ0811
负责人：
高嶋聡
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0811/
关键词：
液体アルゴン検出器 MPPC ASIC

项目摘要

2022年度は、ガンマ線源として運用可能な液体アルゴン検出器に搭載するシンチレーション光と電離電子それぞれを捉えるセンサーの開発および検出器の筐体・設置用具を開発した。シンチレーション光を大検出効率で捉えるためMPPC単素子の性能評価を行ったほか、4x4に単素子を並べたMPPCアレイを低ノイズトランスインピーダンスアンプに搭載してダーク信号やゲインなどの重要なパラメータを調べた。アンプの時間応答は非常に高速で、シミュレーションとの比較から気球上空でのガンマ線イベントと２次宇宙線の中性子バックグラウンドを判別することが可能であることがわかった。電離電子信号の読み出しのため、256チャンネルの独立したアノードピクセルプレートの設計・製作を行なったことに加え、信号の多チャンネル読み出しが可能で低ノイズのプリアンプ・AD変換機能を持つASICを搭載したFront End Card(FEC)を設計した。FECのASICに制御信号を与えたり逆に信号を受け取ってデータ取得用コンピュータに転送するFPGAボードを購入したため、MPPC用アンプの出力をトリガ信号として受け取って処理するためのコードを開発し始めた。さらに液体アルゴン検出器用を入れて高純度の液体アルゴンを充填するためのクライオスタットの設計も完了させている2023年度には実際に制作する予定である。また米国コロンビア大学に滞在し、ニュートリノ検出器の専門家と議論をしながら液体アルゴン検出器用のガンマ線シミュレータを開発した。ガンマ線とアルゴンが反応することで生じる電離電子のドリフト・拡散を考慮することでより現実に近い環境で信号を模擬することができる。

2022 财年，我们开发了一种可捕获闪烁光和电离电子的传感器，安装在可用作伽马射线源的液氩探测器上，以及探测器外壳和安装工具。除了评估单个 MPPC 元件以高检测效率捕获闪烁光的性能外，我们还在低噪声互阻抗放大器中安装了 4x4 MPPC 阵列，以研究暗信号和增益等重要参数。放大器的时间响应非常快，与模拟的比较表明，可以区分气球上方的伽马射线事件和次级宇宙射线的中子背景。除了设计和制造用于读出电离电子信号的256通道独立阳极像素板外，前端还配备了能够实现多通道信号读取并具有低噪声前置放大器和AD转换功能的ASIC端卡。（前向纠错）。由于我购买了一块 FPGA 板，它可以向 FEC 的 ASIC 提供控制信号并接收信号并将其传输到数据采集计算机，因此我开始开发代码来接收和处理 MPPC 放大器的输出作为触发信号。此外，我们还完成了用于填充高纯度液氩并配有液氩检测器的低温恒温器的设计，并计划在2023财年实际生产。他还留在美国哥伦比亚大学，一边与中微子探测器专家讨论，一边开发了液氩探测器的伽马射线模拟器。通过考虑伽玛射线与氩气之间的反应引起的电离电子的漂移和扩散，可以在更真实的环境中模拟信号。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A multi-task neural network model for event reconstruction of large effective area Compton cameras

大有效面积康普顿相机事件重建的多任务神经网络模型

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Takashima; H. Odaka; A. Bamba; H. Yoneda; Y. Ichinohe; T. Aramaki; Y. Inoue
通讯作者：
Y. Inoue

Reconstruction of multiple Compton scattering events in MeV gamma-ray Compton telescopes towards GRAMS: The physics-based probabilistic model

针对 GRAMS 重建 MeV 伽马射线康普顿望远镜中的多个康普顿散射事件：基于物理的概率模型

DOI：
10.1016/j.astropartphys.2022.102765
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
3.5
作者：
Yoneda Hiroki;Odaka Hirokazu;Ichinohe Yuto;Takashima Satoshi;他
通讯作者：
他

Event reconstruction of Compton telescopes using a multi-task neural network

使用多任务神经网络对康普顿望远镜进行事件重建

DOI：
10.1016/j.nima.2022.166897
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takashima Satoshi;Odaka Hirokazu;Yoneda Hiroki;Ichinohe Yuto;Bamba Aya;Aramaki Tsuguo;Inoue Yoshiyuki
通讯作者：
Inoue Yoshiyuki

コロンビア大学Nevis Laboratories/ノースイースタン大学(米国)

哥伦比亚大学尼维斯实验室/东北大学（美国）