多チャンネルMPPC読み出し用ASIC, EASIROCを用いた試験ボードの開発とその性能評価

The Development of the readout electronics for multi MPPC with EASIROC

本多 良太郎; 今井 憲一

Honda, Ryotaro; Imai, Kenichi

J-PARC K1.8ビームライン及びJ-PARC E40実験では、シンチレーションファイバーと小型光半導体検出器(MPPC)から構成されるFiber trackerという検出器を使用する。この検出器ではファイバーごとにMPPCで読みだすために、計5,000チャンネル程のMPPCが必要となる。そこでわれわれは大量のMPPCを読み出すために、フランスのOmega/IN2P3で開発されたMPPC用のASICであるEASIROCを用いて、多チャンネルMPPC用の読み出し回路の開発を行っている。まず、開発の第一段階として評価ボードを作成し性能評価を行った。この回路ではFPGAでEASIROCとADCを制御し、SiTCPを介してネットワーク経由でボード全体の制御とデータの送信を行う。また、FPGA内部にMulti-hit TDCを作成し、このボード一枚でMPPCのゲイン調整や増幅からA/D変換、DAQへのデータ転送すべてを行うことができる。評価ボードを用いた試験の結果、アナログ測定に対してS/N比が6、包括的なタイミングジッターが150ps()、データ転送速度が14kHzと十分な性能を有することが確認できた。

In the J-PARC K1.8 beamline and J-PARC E40 experiment, we will use the fiber tracker consisting of scintillation fibers and multi pixel photon counter (MPPC). Each fiber of this detector is read by one MPPC. The total number of channels will be 5,000. We are developing a new readout electronics with EASIROC developed by Omega/IN2P3 in France for MPPC readout. As the first step of the development, we made an evaluation board with EASIROC and SiTCP. EASIROC and ADCs on the board are controlled by the FPGA. The FPGA communicates with DAQ system via netword by using SiTCP. All essential functions such as gain adjustment of MPPPC, A/D conversion and data transmit to DAQ system are included in this board. We did performance evaluation with this board. Signal to noise ratio for analogue input is 6. Inclusive timing jitter is 150 ps (). Data transmit speed is 14 kHz. These performance are sufficient for our experiment.