高速ピクセル検出器用超高速信号処理システム　(FPIX)

2012 年 7 月 17 日測定器開発室

進捗状況：　 2011 年度：　＊修正した ASD チップ (ver.1) を搭載した 64ch テストボードに　　 64chAPD リニアアレイを装着して X 線でテスト：　　　　 2011 年 10 月、 12 月　　　　 2012 年 2 月、 3 月　　１）ピクセルを特定したカウント分布２）ピクセルを特定した時系列のカウント測定（ 10ns のパルスペア　分解能）３） 1-2mm の大きさの X 線ビームによるカウント分布　（＞ 107cps/pixel ）の測定（自動ステージ駆動と同期）に成功。

SiTCP ボード :SOY-100M2 枚

64ch 　 Si-APDフロントエンドボードASD-ASIC 　 16 個搭載。

64ch 　 Si-APDリニアアレイ基板

PF 　 BL-14A 　 X 線ビーム： 8 keV による動作テスト

１．トリガーによる同期計数。　　チャンネルごとに計数　（測定時間： 2μs–4295 ｓ）。２．トリガーによる時系列測定：　　 ΔT ： 10ns~167ms 。　時系列：　256 ｃｈ（カウント値：３６ビット /ch ）。　　　 10ns なら 2.56μs まで。

0100

200300

400500

600

0.0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

25

32

38

44

Ch 41

30 ns10ns 時間分解能による　　　時系列測定

400 420 440 460 480 5000

2

4

6

8

10

12

Co

un

ts (

x1

04 , 4

50

s)

Time (ns)

30 nsby TAC

単一 APD ＆ TAC

Ch 　 41 に 8keV のΦ10μmビームを入射。

PF リング　マルチバンチモード（ MB:126ns ＋ gap ： 30ns ）ｘ 4= 624ns

自動ステージのスキャン（ 0.1mm ステップ、 1sec ずつの測定）

C ｈ間： 0.15mm

-2

0

2

0.0

2.0x106

4.0x106

6.0x106

8.0x106

1.0x107

1.2x107

010

2030

4050

60

010

2030

4050

60

0.0

5.0x105

1.0x106

1.5x106

2.0x106

2.5x106

100

200300400500600

W/O Cu

時系列の計数分布測定（ 10ns パルス分解能、10sec 積算）

ピンホールなしでの測定

今後の課題

1 ．チャージアンプの結果と 64ch-ASIC の出力の比較：センサ性能と64ch- パルス回路系の性能の切り分け。→　トリガーレベルの差。ゲインの不足（ノイズレベルが大）。

２．デモ測定：　試料からの X 線による時系列のカウント分布変化　 (6 月実験）。　　→　時系列の散乱強度変化の観測は準備不足（試料の刺激）のため未実施。　　

22 24 26 28 30 320

1

2

3

4

Counts

(x10

3 , 4 s

)

Channel22 24 26 28 30 320

1

2

3

4

Counts

(x10

3 , 4 s

)

Channel

Q 　 Amp64ch-ASIC 　 ver1

今後、　＊ LTCC 基板に搭載した ASD チップ　 Ver.2 をテストボー

ドで評価。池野さん、斉藤さんのテストボードPECL 出力。Vth 用 DAC あり。入力： Reset　　　　 HV　　　　 DC+5V　　　　トリガーなし。

FAN による冷却が必要。放熱器付 FAN 作動：　 LTCC 近くの基板表 36℃　 放熱器 34℃ 　 基板裏 42℃電源にノイズ。FAN は外部の別電源から。

ASD チップ 4 個（ 16ch ）を搭載した LTCC 基板。4 個の LTCC 基板。

空冷用FAN

ASD ver2 用64ch フロントエンドボード（池野、斉藤）

デジタルボード ver1 と同様な測定。ただし、　時系列：　 1024ch 、　 36 ビット /ch のカウンタ。

FPGA の機能　ジッター：　＜ 1ns 。　 Xilinx 　 SP6 で可能の見込み。　　→　 2ns ごとの X 線パルス列（ X 線散乱）が観測できる。　　

＊　 64ch テスト用デジタルボード ver2 （ FPGA+SiTCP ）の製作　　　（ by 　 BBT 。　内田氏のサポート）　　　 9 月中製作、 10 月にテスト。

10 月－ 12 月の期間で、放射光 X 線パルスによる 2ns 間隔の X 線散乱強度変化の記録。例）パルス電界印加による強誘電体の小角散乱強度変化。