高速二次元ガス中性子検出器用の特定用途向け集積回路(ASIC)の設計

Design of an Application Specific Integrated Circuits (ASIC) for two-dimensional position sensitive neutron detectors

山岸 秀志

Yamagishi, Hideshi

大強度陽子加速器における強力パルス中性子ビームの散乱実験用として、ヘリウム-3ガスを中性子有感物質とした高速二次元中性子検出器(マイクロピクセルガスチェンバ、MPGC)システムの開発を進めている。MPGCシステムでは、中性子検出素子上に数100m間隔のマトリックス状で配置された検出ピクセルから個別に信号が出力されるため、500チャンネル以上の高速極小アナログ信号を並列にリアルタイムで計測処理する必要がある。このような多チャンネルのアナログ信号処理に従来の電子回路モジュールを適用することは、S/Nの低下及び装置が膨大になり構成上不可能である。上記のことから、MPGC信号処理に最適化した特定用途向け集積回路(ASIC)を開発,製作するため、その回路設計と作動シミュレーションを実施し、性能評価を行った。

Two-dimensional position sensitive neutron detectors that have performances of a fast response and a very small spatial resolution are required for various neutron scattering experiments using high-intensity pulse-neutron sources in a high-intensity proton accelerator facility. We put forward the development of a micro-pixel gas chamber (MPGC) filled with helium-3 gas as the two-dimensional position sensitive neutron detector. The MPGC provides fast responses and very small signals and requires more than 500 signal channels. Therefore, development of an application specific integrated circuit (ASIC) is essential for processing of multi-channel signals from the MPGC. Design and study of the ASIC was performed.