「マルチストレンジネス多体系 分光 進捗状況多体系の分光」進捗状況

高橋俊行高橋俊行

KEKKEK

E05 Spectroscopic Study of Ξ-Hypernucleus, 12

ΞBe, via the 12C(K−,K+) Reaction

• Missing mass spectroscopy

ΞBe, via the C(K ,K ) Reaction

• Missing mass spectroscopy – K1.8 Beam Spectrometer

• Δp/p=3.3x10−4(FWHM)p p ( )– SksPlus Spectrometer

• Δp/p=1.2x10−3(FWHM)30 • ~30 msr

• ~3 MeV(FWHM) resolutionexpected spectrum

VΞ=−20MeV

ΓΞ=1MeV

• ~190 bound events

Ξ

– 1.6x106 /spill K− beams– 1 month data-taking VΞ=−14MeV

実験プロポーザル関係ーこの間の流れ（１）ー

• 2006 4 “Spectroscopic Study of Ξ-Hypernucleus 12 Be• 2006.4 Spectroscopic Study of Ξ-Hypernucleus, ΞBe, via the 12C(K−,K+) Reaction” (P05)提案

• 2006.6 J-PARC 1st PAC Meetingg– Stage-2 Approval ( as One of Day-1 Experiments, E05 )

• 2006.10 FIFCによる審査B li (建設グ プ） SKS ペクト メ タ 検出器– Beamline (建設グループ）、SKSスペクトロメータ、検出器、、、

– 2nd PAC MeetingへのFIFC Report (Recomendation)• ビームラインパラメータの不定性を充分考慮し、実験のデザインや計画を

• 各実験間で検出器の共有化を図れ（コスト、マンパワー）

• “SKS facility”として、コアのサポートグループを素核研の下に作れ

• 検出器の高計数率耐性がPhase-2で問題となる。R&Dの開始など早めの検出器の高計数率耐性がPhase 2で問題となる。R&Dの開始など早めの対処をせよ

• 2007.1 2nd PAC Meeting

実験プロポーザル関係ーこの間の流れ（2）ー

FIFC Recomentationをうけて Users Meeting• FIFC Recomentationをうけて、Users Meeting– 2006.10 1st Int. Meeting @ HYP06– 2007.3.10 K1.8実験グループ間ミーティング@KEK実 @– 2007.6.2 2nd Int. Meeting @ NP at J-PARC– 2007.6.24 E05 Italy Meeting2007 8以降は月１回のペ スでKEK 京都 東北 大阪 岐阜グ2007.8以降は月１回のペースでKEK, 京都、東北、大阪、岐阜グ

ループ打ち合わせ

• 2007.7 3rd PAC Meeting– Status Report by Nagae

• SKS電磁石と新冷却システム

• Beamline MWPCの開発状況Beamline MWPCの開発状況

• 検出器の共有化の検討結果

• 実験グループ間の協力関係

本計画研究で準備するもの（１）本計画研究で準備するもの（１）

• SksPlusスペクトロメ タ（磁石系）• SksPlusスペクトロメータ（磁石系）

– SKS Magnet with New Cooling SystemD M t– D Magnet

• Beamline & SKS Detectors– 1mm MWPC (BC1, BC2)– 3mm Drift Chamber (BC3, BC4, DC1, DC2)– Drift Chamber between D and SKS (DC3)– Beamline Hodoscope (BH1, BH2)

本計画研究で準備するもの（２）本計画研究で準備するもの（２）

• Chamber Readout– New ASD card– MWPC Encoder System (COPPER-based)

• DAQ– Trigger & Event Number Distribution System– DAQ Software (HDDaq)Q ( q)

• SKS Downstream Detectors– 既存Detectorの利用– 既存Detectorの利用

– 他グループと共同準備？

SKS電磁石ー冷却系の変更ー 素核研低温グループ

青木ほか

• 中型(300W)He冷凍機から小型冷凍機へ– 3.5W GM-JT冷凍機ｘ３

• SKS仕様GM-JT冷凍機の能力測定試験– シールドの温度依存性

3 1W(71K) 3 6W(41K)3.5W GM JT冷凍機ｘ３– シールドクーラー冷凍機– 高温超伝導体カレントリード

• 3.1W(71K) −> 3.6W(41K)– 対流防止板の効果– 3.32W以上の能力

> 3台の冷凍機でOK

GM cooler for power lead (new)

GM cooler for

4K GM-JT cooler 3.5 W @ 4.3 K (new)

−> 3台の冷凍機でOK

GM cooler for shield (reuse)

Coil (reuse)

HTC power lead (new)

SKS電磁石ー改造＆J-PARCへの移設ー

• 2007.8 検出器群の撤去

• 2008.1 ヨーク(2/3)解体• 2008.11-12

配線・配管作業コイル容器取り出し

（コイル容器の改造＠東芝）• 2009.1-3

冷却・励磁試験（GM-JT冷凍機の製造＠住重）

• 2008.6 コイル冷却試験• 2009.4-

検出器系の設置@東芝工場

• 2008.7- ヨーク解体

輸送・組立・試験

• 2008.11 引渡し

D磁石 for SksPlusスペクトロメータD磁石 for SksPlusスペクトロメータw/o EG w/ EG(4cm)

Fx [ton] Fy [ton] Fx [ton] Fy [ton]

Only SKS Coil −5.96 41.52

Yoke 0.85 −21.38

Total −5.11 20.14

No Excitation

Coil −5.97 41.39 −5.87 41.28

Yoke 1.07 −21.36 1.29 −21.38

Total −4.90 20.03 −4.58 19.90

• Yokeをリサイクルして製作

dC −0.01 −0.13 0.09 −0.24

dY 0.22 0.02 0.44 0.00

dT 0.21 −0.11 0.53 −0.24

– 20cm Gap– ~1.5T

超伝導 イ ぼす

Excitation Coil −7.07 42.30 −6.43 41.88

Yoke 0.56 −21.35 0.84 −21.40

Total −6.51 20.95 −5.59 20.48

dC 1 11 0 78 0 47 0 36• SKS超伝導コイルに及ぼす電磁力の評価by ANSYS

dC −1.11 0.78 −0.47 0.36

dY −0.29 0.03 −0.01 −0.02

dT −1.40 0.81 −0.48 0.34

End Gaurdで電磁力は1/2

D磁石の製作D磁石の製作

• End Gaurd 純鉄５ｃｍ• End Gaurd 純鉄５ｃｍ

• SKSとの距離

110 P l t P l– 110cm Pole to Pole• トーキンが落札

– 納期３月２５日

• 上流側コイルの端末処理のため、PoleからEnd Gaurdの距離が伸びそう

– 標的位置が離れる

現在のSksPlusスペクトロメータのデザインとアクセプタンスのデザインとアクセプタンス

30

40SP3SP3Mod1

Pole間110cm10

20[msr

] ~30msr

01.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

p [GeV/c]

2.5標的位置が8 上流

Focal Plane検出器の大型化(E13グループ）

2.0

[msr

]

SP3SP3Mod1

標的位置が8cm上流へ

0.12%

1.0

1.5

1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 71.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

p [GeV/c]

Beamline位置検出器ー 大強度ビームを扱うために ー

荷電粒子のレート• Wire当たりの計数率を減らす

– ~200kHzが限界BC1

1.5E+05

2.0E+05

]

KpiK+pi

荷電粒子のレ ト

BS上流部

– 1mm MWPC 上流部

– 3mm MWDC 下流部

レ トに強いアンプ シ パ

5.0E+04

1.0E+05

[ Hz/

mm

~180kHz/mm

• レートに強いアンプ・シェーパー

ASD開発 with 素核研測定器開発室

0.0E+00-10 -5 0 5 10

X [mm]

2.0E+05

10−10 [cm]

発室– 速い積分時間 τ~1ns– 1/ t テール除去

BC4

1.0E+05

1.5E+05

2.0E 05

z/3m

m ]

KpiK+pi

BS下流部

~180kHz/３mm 1/ t テ ル除去

– High Gain• ~7V/pC

0.0E+00

5.0E+04

[ Hz ~180kHz/３mm

-10 -5 0 5 10

X [mm]−10 10[cm]

1mm MWPC1mm MWPC 高橋智則（東大）君

核理研でのビームテスト（２００７ ７）核理研でのビームテスト（２００７．７）• J-PARCの1/10のレート• 既存(SONY,80ns)ASD

• 15μmφ anode wire• 1mm A-A spacing

既存(SO ,80 s) S

2 6kVで100%1mm A-A spacing• 3mm A-Cathode gap

~2.6kVで100%

• 256 ch./plane• X-U-V (half-size)• ±15°for U and V

MWPC問題点と解決策MWPC問題点と解決策

• 放電または通常の動作により放電または通常の動作によりカソード膜の劣化– Al蒸着アラミド(6μm)蒸着アラミド( μ )

• 融点の高い炭素の膜– カーボンインク塗布のPET膜カ ボンインク塗布のPET膜

• 物質量の増加 ~20μm for C• 抵抗値の増加 ~100Ω

放電には強そう小型テスト基板による放電テスト後– 放電には強そう

• 実機サイズでの信号チェック後、実機（６面 ２台）を製作

小型テスト基板による放電テスト後

実機（６面ｘ２台）を製作

Base: Kapton 25μm (右のテストサンプル）PET 14(12)μm （実機）

カーボン塗布フォイルカーボン塗布フォイル

タムラ化研

カーボン系印刷導電性ペースト

CARBOLLOID MRX-713J厚さは用意するメッシュで決まる

18~20μmBase FilmはPET（マイラー）

14μm または 12μm

3mm Drift Chamber3mm Drift Chamber• 3mm A-A spacing 岡村（京都）君• 3mm A-A spacing

– 1.5mm drift length• 12.5 μm φ Anodeμ φ• 2mm A-Cathode gap• HV

– Anode 0V– Cathode ~1.5kV– Field ~1 5kV AF

A– Field 1.5kV

• AとFの間1.5mmに1.5kVー＞放電の危険性

AF

ここで放電する＞放電の危険性

（特に半田付け部分）アラルダイトで絶縁すれば、2kVまでOKであった。

X-X’２面のChamberを作って動作テストを行う。

Amplifier-Shaper-Discriminator (ASD)の開発 with 測定器開発室

ノイズ谷口さん（KEK)

• BiPolar ASIC 新日本無線– 4ch./chip, 1 analogue out

Hi h t 対応1.5E+04

2.0E+04

2.5E+04

.eq)

2V/pC

4.6V/pC

ノイズ

• High-rate対応– τ =~1ns– 1/t tail cancel

5.0E+03

1.0E+04EN

C(e

設計値

– PZC, 非対称BLR• Gain Switch

0.0E+00

0 20 40 60 80 100Input capacitance(pF)

– 1, 1.4, 2.3, ~7 V/pC（設計）

– 0.9 ~ 4.6 V/pC（実測）

• reduced PECL 出力

テストしたパッケージ

• reduced PECL 出力– Vpp=400mV

• 消費電力 ~28mA＠5V 実際に使うパッケージ~3mm角

MWPC信号でのテスト8ch. テスト基板

出力

アナログ信号(@2.4kV)55Fe(5 9keV) 90Sr(MIP)出力 55Fe(5.9keV) 90Sr(MIP)

~100mVアナログモニター

~700mV Time Jitter~40ns

100mV

入力

シンチの信号のタイミング8ch 出力の計数 タイミング

90Sr Vth 0.5[V]G2OFF G2OFF

8ch. 出力の計数

• Vth = 50mVSONY ASD

2000

4000

6000

8000

coun

t

G1ON G2OFF

G1OFF G2ON

G1ON G2ON

• SONY-ASD• Gain=1V/pC, τ=80ns

• Gainが高くても積分時間が短いため

0

2000

2 2.2 2.4 2.6

HV [kV]

G1ON G2ON

SONY-ASD80nsec

SONY-ASDと同じ特性

32ch ASD Card32ch. ASD Card

• 32ch. のCardの製作

– High-rate MWPC, MWDC用 ～２００Cardsg a e C, C用 Ca ds• PECL(中点は+3.4V)では、TKOのM.H.TDC

が受け付けないが受け付けない。

– −5V電源を使えば、ECL(negative)となる。

• PECL版とECL版の試作を行っている。

12月中ごろ試作版完成予定– 12月中ごろ試作版完成予定

Network DAQ overview

DAQ nodeconnection

RecordingProgramDAQ node

DAQ node

DAQ node

PartialEvent

Builder Centralconnection

Event

g

DAQ node CentralEvent

BuilderPartialEvent

e tdistribution

buffer

Builder

Server/Client designServer/Client design• DAQ node program : Server• Partial event builder = Central event builder

Analysisprogram Data

Displa– Client for DAQ node– Server for down-stream event builder

• Event distribution buffer

Display

Root– Client for event builder– Server for analysis/recording programs Root

DAQ高橋智則（東大）五十嵐（KEK)DAQ

TCP connection

五十嵐（KEK)岡村（京都）板橋（理研）細見（東北）

KEKVMEMWPCCOPPER(エリア上流）

PCEB PC

M. EB

TCP connection 細見（東北）

Multi-hit TDCTKO VME

SMP

TKOUniverse2TkoEB

Recorder

(標的近傍）VMETKO TkoEB

SMP

UMEM? Bit-3 + PCとの可能性も（K1.8BR)

S.H. TDC(Dr.T)ADC, TDC

SMP

Universe2TkoEB

TKO(地上コンテナ）

DAQの現状と今後DAQの現状と今後

• 核理研での実験は、COPPER(MWPC)とCAMAC（C t 類 CC NET)を使 たMi iDAQを用いた（Counter類、CC-NET)を使ったMiniDAQを用いた。

• Event Slipが発生し、その検出が様々なバグでできたか たかった。– FINNESE の Event Counterのバグ

S ft でのE t C t の書き換え– SoftwareでのEvent Counterの書き換え

• Event Numberを配るSystem(TEND)を開発している。S ill N b (2/8) E t N b (3/12)– Spill Number (2/8), Event Number (3/12)

– Trigger / Busy HandlingCOPPER / TKO– COPPER / TKO

• 来年２月をメドにCOPPER/TKOを用いたDAQのテストを行うを行う。

Trigger & Event Number DistributorTrigger & Event Number Distributor

• Event Counter [0:11]

KEK池野さん

Master TriggerL1Trig.• Event Counter [0:11]• Spill Counter [0:7]• Trigger Handling

Master Trigger Module (MTM)

L1Trig.L1Acpt

L2Trig./CLR

– L1 / L2• Serial Connections

+ Wi d ti (Ti i )TKO

Reciever Module (RM)

+ Wired connection (Timing)• Receiver Module

– COPPER (GPIO)

FANOUT

( )• [0:2] for EC• [0:1] for SC

– TKOTKO COPPPER

L1Acpt forTDC stop,ADC gate Counter DataTKO

– FERA– VME

BUSYL2Trig. for S.D.S/ CLR

to BUS

/ CLR

まとめまとめ

• 遅れ気味ながらも、着実に準備が進んでいる。– SKS電磁石 2009.3に励磁テスト完了予定

– D磁石 for SksPlus1 MWPC メドが き 今年度量産に– 1mm MWPC メドがつき、今年度量産に

– 3mm DC 試作機製作中

– DC3 設計中DC3 設計中

– New ASD chip完成。年度内に開発完了

– DAQ 本格的にはこれから

• 今後の検討必要– Drift Chamber at SKS downstream E15– TOF wall E15– AC counterの大型化

Water Cherenkov Counter– Water Cherenkov Counter– Trigger系 NIM Logic or FPGA Module０９