高分解能二次元ガス型中性子検出器用低雑音ASICの設計と性能評価(委託研究)

A Low noise ASIC for two dimensional neutron gas detector with performance of high spatial resolution (Contract research)

山岸 秀志*; 藤 健太郎  ; 中村 龍也  ; 坂佐井 馨  ; 曽山 和彦  

Yamagishi, Hideshi*; To, Kentaro; Nakamura, Tatsuya; Sakasai, Kaoru; Soyama, Kazuhiko

高速,高位置分解能二次元ガス中性子検出器システム(InSPaD)を実現するため、これに使用するASD-ASIC(Amplifier-Shaper-Discriminator ASIC)を設計した。InSPaDは中性子とHe原子との核反応で発生したプロトンとトリトン粒子を識別することにより、高位置検出分解能を実現する個別信号読み出し方式の検出器システムである。これに使用するASD-ASICには極めて低い雑音性能,広いダイナミックレンジ,良好な出力直線性と高い計数率特性が必要とされる。CMOSを用いて設計した集積回路は、64チャンネルのASDとこれに続く16チャンネルのMultiplexer及びLVTTL driverから構成され、さらにこのASICにはS/Nを大幅に改善するためのSum amp.システムを設けた。設計したASD-ASICについてシミュレーションにより特性評価を行い、InSPaDに必要な低雑音性能と信号処理機能を有していることを確認した。

An ASD-ASIC (Amplifier-Shaper-Discriminator ASIC) with fast response and low noise performances has been designed for two-dimensional position sensitive neutron gas detectors (InSPaD). The InSPaD is a 2D neutron detector system with He gas and provides a high spatial resolution by making distinction between proton and triton particles generated in the gas chamber. The new ASD-ASIC is required to have very low noise, a wide dynamic range, good output linearity and high counting rate. The new ASD-ASIC has been designed by using CMOS and consisted of 64-channel ASDs, a 16-channel multiplexer with LVTTL drivers and sum amplifier system for summing all analog signals. The performances were evaluated by the Spice simulation. It was confirmed that the new ASD-ASIC had very low noise performance, wide dynamic range and fast signal processing functions.