萩原亮太,萩原亮太,郡司修一,郡司修一,青野正裕 A,粟根悠介 A,梅原克典 B,榎本良治 C ,大岡秀行 C,奥村曉 D,折戸玲子 E,片桐秀明 B,株木重人 F,窪秀利 A,今野裕介 A,佐々木美佳 B,渋谷明神 D,田島宏康 D,田中真伸 G,
手嶋政廣 C,H,中森健之 I,日高直哉 D,米谷光生 J,他CTACTA-Japan Consortium,
GG
池野正弘 ,内田智久 ,他 オープンソースコンソーシアム（Openオープンソースコンソーシアム（OpenOpen-It)
山形大理,山形大理,京大理 A,茨城大理 B,東大宇宙線研 C,名大STE
名大STE研
STE研 D,徳島大総 E,
東海大医 F,KEK素核研,KEK素核研 G ,Max,Max-PlanckPlanck-Inst. fuer Phys. H,早大理工 I,広大理 J前回の発表の概要
我々はLST
我々はLSTに向けた回路開発を行ってきた。
LSTに向けた回路開発を行ってきた。
41.5cmEthernet
PHY
FPGA

トリガー

バックプレーン側

ADC
DAC
ADC

14cm

7-PMT クラスター側

アナログメモリ
メインアンプ
7枚
読み出し回路v2 DRS4 8個

その主な仕様は、300MHz
その主な仕様は、300MHzの周波数特性、300MHzの周波数特性、3000の周波数特性、3000倍3000倍のダイナミックレンジ、チャンネル当たり2W2Wという低消費電力あること。前回の発表では、メイという低消費電力あること。前回の発表では、メイチャンネル当たり2Wという低消費電力あること。
ンアンプとアナログメモリの試験結果を発表し、それらに加えて消費電力も仕様をほぼ満足している事を報告した。

今回の発表の趣旨・概要
1. アナログトリガーの試験結果••

CTAではトリガー方式の候補が２つある。一つはアナログ方式と呼ばCTAではトリガー方式の候補が２つある。一つはアナログ方式と呼ばれるもので、もう一つはデジタル方式と呼ばれるものであり、どちらが採用されるのかはまだ不明である。日本グループはどちらのトリガー方式が優れているのか試験する事を望まれている。
山形ではスペインのグループと協力して、試験が進んでいなかったアナログトリガーの試験を行っている。今回はまずこのトリガーの概アナログトリガーの試験を行っている。今回はまずこのトリガーの概要とテスト結果を報告する。

２．システムのインテグレーションに向けて
２．
システムのインテグレーションに向けて•

現時点では、様々なグループが分担して回路の開発を行ってきたそのため、多くのボードが存在し、それをコネクタで繋いでテストを行ってきた。しかし、本番に限りなく近いものを製作するフェーズに移行してきたため、回路のインテグレーションが行われ始めている。その現状と今後の方向性に関して、説明する。

アナログトリガーの概要
ガンマ線によるエアーシャワーからのチェレンコフ光は、10ガンマ線によるエアーシャワーからのチェレンコフ光は、10数10数nsec程度の時間nsec程度の時間幅で指向性を持って降ってくる。指向性を持っていれば1幅で指向性を持って降ってくる。指向性を持っていれば1部のピクセルに集中的に光が集まるので、隣接した数個のクラスタにチェレンコフ光が同時に入る様なイベントを見つけ出す機能が必要となる。
11次トリガー• クラスタが閾値を超えるチェレンコ
フ光を受け取ったかを判定
22次トリガー• 1次トリガの条件を満足したクラスタが隣接して存在しているかを判定。

望遠鏡

7クラスタ

1次トリガーには2次トリガーには2つの方式がある。
• Majority：閾値を超える
Majority：閾値を超えるPMT：閾値を超えるPMTが何本あるのかをアナログ的に出力
PMTが何本あるのかをアナログ的に出力• Sum：クラスタに何フォトンの信号が入ったかをアナログ信号として出力
Sum：クラスタに何フォトンの信号が入ったかをアナログ信号として出力
Sumトリガーの方が低エネルギーのガンマ線に対しても高い感度を持つ
Sumトリガーの方が低エネルギーのガンマ線に対しても高い感度を持つという利点があるが、クラスタ内の7という利点があるが、クラスタ内の7本のPMT本のPMTの出力信号のタイミングのばPMTの出力信号のタイミングのばらつきが激しいとうまく動作しない可能性がある。トリガー信号の流れ

2次トリガー

バックプレーン

2次トリガー分配

読み出し回路周りのクラスタにデータ収集を行うべきである事を知らせる。

1次トリガー

1次トリガー
分配

周りのクラスタで1周りのクラスタで1次トリガがかかったかが知らされる。
自分にヒットがあったことを周りのクラスタに伝える• 入力から2入力から2次トリガーまでの信号を追いかけて、回路が正しく動いているか• それぞれのボードでどの程度ディレイが存在するか• 1次トリガー内でPMT
次トリガー内でPMT毎にどの程度のタイミングのばらつきが出るか
PMT毎にどの程度のタイミングのばらつきが出るかアナログトリガーの実験セットアップ
PMT疑似パルス入力
PMT疑似パルス入力

1次トリガー生成
1次トリガー分配

2次トリガー生成

2次トリガー分配
1枚のボードによる試験であるため、分配された1枚のボードによる試験であるため、分配された1次トリガ信号を自分自身に戻すように配線している。

アナログトリガーの試験結果
アナログトリガー試験結果
1
1次トリガー生成回路
・ 回路に信号が入ってから出ていくまで、Majority
回路に信号が入ってから出ていくまで、Majority方式では平均
Majority方式では平均6.8nsec
方式では平均6.8nsec、6.8nsec、Sum方式ではSum方式では6.1nsec
方式では6.1nsecかかる。
6.1nsecかかる。
• チャンネル毎のタイミングのズレがわずか0.3nsec
チャンネル毎のタイミングのズレがわずか0.3nsec未満
0.3nsec未満
1
1次トリガー分配回路• 信号が入ってから出ていくまで6.5nsec
信号が入ってから出ていくまで6.5nsecかかった。
6.5nsecかかった。
2
2次トリガー生成回路• 信号が入ってから出ていくまでに4.3nsec
信号が入ってから出ていくまでに4.3nsecかかる。
4.3nsecかかる。
2
2次トリガー分配回路• 信号が入ってから出ていくまでに44.8nsec
信号が入ってから出ていくまでに44.8nsecかかる。FPGAかかる。FPGAを経るため時間がかかる。
FPGAを経るため時間がかかる。
1次トリガー生成回路の入力から、2次トリガー分配回路の出力まで62nsec程度かかった。
62nsec程度かかった。

複数クラスタ間通信の試験に移行

2次トリガー分配出力システムのインテグレーション
システムのインテグレーション
読み出し回路 v2

FPGA

読み出し回路 v3-126 mmメインアンプ アナログメモリ
DRS4

136 mmADC

FPGA

デジタルL0
デジタルL0アナログL0アナログL0アナログL1
アナログL1

289 mmバックプレーン側

7-PMT クラスター側

メインアンプは吸収された・テスト入力のLEMO
・テスト入力のLEMOコネクタを廃止
・FPGAを安価なFPGAを安価なものに交換
実際の望遠鏡搭載に向けた設計

今後のインテグレーション予定
フロントエンドは読み出し回路に吸収されたが、トリガー生成回路は読み出し回路にまだ外付けされている。
そしてトリガー分配回路もバックプレーンに、まだ外付けのボードとして乗っかっている。

基板枚数が多い

今後の予定
1. トリガ生成回路を読み出し回路に吸収
今まで日本グループは読み出し回路を個別に開発し、トリガー関連は海外グループの回路を別途取り付けて使用してきた。しかしトリガ生成回路を読み出し回路に吸収するため、今後より密に海外と協力していく事になる。これからは実際の望遠吸収するため、今後より密に海外と協力していく事になる。これからは実際の望遠鏡搭載に向けたバージョンアップが効率よく進むことが予想される。
鏡搭載に向けたバージョンアップが効率よく進むことが予想される。
2. トリガ分配回路をバックプレーンに吸収
我々日本グループ(Dragon)
我々日本グループ(Dragon)と海外グループ(Dragon)と海外グループ(Nectar)と海外グループ(Nectar)は異なる方式で読み出し回路(Nectar)は異なる方式で読み出し回路を開発してきた。しかし、今後さらに共通化できる部分は共通化することでコストダを開発してきた。しかし、今後さらに共通化できる部分は共通化することでコストダウンを行いたい。そのため、バックプレーンに関しては日本と海外で共通化しようウンを行いたい。そのため、バックプレーンに関しては日本と海外で共通化しようと議論がすでにと議論がすでに始まっている。
すでに始まっている。

複数台クラスタによる総合試験へ
ミニカメラ3
3クラスタで構成（PMT21クラスタで構成（PMT21本）
PMT21本）クラスタ間でのトリガー通信試験が可能
クラスタ間でのトリガー通信試験が可能
デジタル2
デジタル2次トリガー
分配基板

写真はVer2
写真はVer2

上の写真はver2
上の写真はver2の時で、満足に試験が出来ていない。現在ver2の時で、満足に試験が出来ていない。現在
はver3が完成して、さらに冷却システムも搭載出来るので、ver3が完成して、さらに冷却システムも搭載出来るので、4月後半に行われるCTA月後半に行われるCTAのレビューに向けて、現在複数クラCTAのレビューに向けて、現在複数クラスタを使った総合試験を実施する予定

まとめ
まとめ
 要求仕様(300MHz
要求仕様(300MHzの周波数帯域、(300MHzの周波数帯域、3000の周波数帯域、3000倍のダイナミックレンジ、3000倍のダイナミックレンジ、2W/chの消費電力
2W/chの消費電力)の消費電力)をほぼ満たしたCTAをほぼ満たしたCTAの読み出し回路を開発
CTAの読み出し回路を開発
 単体クラスタでのトリガー試験はアナログトリガーについては最後の信号まで確認
 トリガー生成回路やトリガ分配回路を読み出しボードやバックプレーンにインテグレーションしていく計画が現在進行している。
 ミニカメラでの試験
ミニカメラでの試験

3クラスタで構成(PMT7クラスタで構成(PMT7本(PMT7本×3)されたミニカメラを製作した
3)されたミニカメラを製作した
クラスタ間でトリガー情報の通信・波形読み出し試験
クラスタ間でトリガー情報の通信・波形読み出し試験