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TPC の原理と ADC のフローチャート

TPC の原理と ADC のフローチャート. Weekly Meeting 10/12 Naoto Tanaka. 先週 の 進展. CPLD で 24MHz の CLK から 4Hz ・ 0.5Hz の CLK を作るプログラムを作成 → 動作確認 500kHz CLK の をオシロスコープで確認 Flash ADC の FPGA のデータシート 卒研で使う TPC について調べる ◦ どんな原理で ◦ ガスの 種類 ◦ 磁場の働き ADC のフローチャートをつくってみる TeX を PC にインストール、 練習.

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TPC の原理と ADC のフローチャート

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Presentation Transcript

  1. TPCの原理とADCのフローチャート Weekly Meeting 10/12 Naoto Tanaka

  2. 先週の進展 • CPLDで24MHzのCLKから4Hz・0.5HzのCLKを作るプログラムを作成→動作確認 • 500kHz CLKのをオシロスコープで確認 • Flash ADCのFPGAのデータシート • 卒研で使うTPCについて調べる ◦ どんな原理で ◦ ガスの種類 ◦ 磁場の働き • ADCのフローチャートをつくってみる • TeXをPCにインストール、練習

  3. TPC (Time Projection Chamber) Anode wire （HV~2000V） • 荷電粒子の3 次元飛跡検出ができる検出器 チェンバー内に荷電粒子が入射 Y軸 電磁相互作用により電子が発生 電場により電子はAnode Wire方向にドリフト Ar 電場 Anode Wire付近で電子雪崩 Cathode Padに正電荷が誘起 X軸 Cathode Pad 正電荷を読んで(X,Z)座標の決定 Anode wire （HV~2000V） ドリフト時間を計測してY座標を決定 Z軸

  4. TPCの3次元飛跡分析の原理 Y軸 荷電粒子 Ar e ドリフト時間から Y座標を決定 電場 Ar e ドリフト時間から Y座標を決定 X軸 正電荷を読んで(X,Z)座標を決定 Anode Wire + + + + + + Cathode Pad Z軸

  5. 検出器のガス クエンチング(Quenching)ガス 　　電子なだれが連続で起きてしまうとパルス電流の計測ができなくなってしまうので多原子有機物ガスを添加してある。 イオンがクエンチングガスに衝突するとそれらを解離するためにエネルギーを失い電子なだれは止まる • PRガス ( Ar : CH4 = 90 : 10 ) • Qガス ( He : iso-C4H10 = 98 : 2 ) • Ar : CF4 : iso-C4H10 • Ar : CO2 = 70 : 30

  6. TPCの磁場 • 荷電粒子によ り生成された電場によりCathode Padへとドリフトしていく。 このとき電子はガス中の分子と衝突を繰り返すため，縦方向，横方向に拡散を受けることになる • TPC では磁場を用いてこの横方向への拡散をローレンツ力により抑制することで，長いドリフト距離でもよい分解能を達成することができる • 横拡散係数は下の式で表される

  7. ADCの仕組み CS：ADCが２つ以上あった時にどのADCを使う　　　か選択する WR：LOWからHIGHにして8CLK後に変換を開始　する RD：HIGHからLOWにして0.2μs後に変換データ　ができる CLK：外部CLK(500kHz)を使う

  8. ADCのフローチャート start （CSをlowにする） WRをlowにする 1CLK WRをhighに戻す 8CLK AD変換start 57CLK AD変換end RDをlowにする 1CLK DATAをCPLDへ 1CLK 1CLK = 1/fCLK = 2μs (fCLK = 500kHz) RDをhighに戻す

  9. これから • CPLD，ヒューズを交換して再度500kHzのCLKを測定 • フローチャートからプログラムを考え，CPLDに書き込む • TeXのつづき

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