501■会議報告

Vertex2022 研究会を終えて筑波大学数理物質系・宇宙史研究センター

原和 彦

hara@hep.px.tsukuba.ac.jp
2022 年（令和 4 年）11 月 1 日

1 はじめに中）など量産・検査体制が確立し，CMS 実験からデザイン最終設計中との報告がされた。特に ATLAS ピクセルでは最Vertex 研究会(International Workshop on Vertex Detectors)

終設計の様々なモジュールを設置した状態でノイズ評価さはシリコンを主とした半導体飛跡検出器の運転・開発に関れ，ストリップでは良好な品質検査結果が注目された。ALICEする研究会で、1992 年にフィンランドの Bastö 島で 1 回目，からはウェハー自体を曲げる ITS3 用 MAPS センサーの評

以降毎年開催され，31 回目の今年は 10 月 24 日～28 日に房

価 報 告 ， LHCb か ら は HV(High Voltage)-MAPS に よ る

総半島の先端の館山リゾートホテルに 67 名の参加者を集め

MightyPix チップのテストビーム結果が示された。て開催された$。

2027 年に予定される Belle II の upgrade 用候補として会議は IAC(International Advisory Committee)により選定さDMAPS(Depleted MAPS)による OBELIX 検出器，SOI(Silicon

れた招待講演が主であるが，数年前よりポスター発表が追on Insulator)による DuTip チップ，Thin-fine pitch DSSD(TFP)加され，コロナ禍では短い講演となり，Vertex2022 では 36が示された。TFP については試作で波高，ノイズの改良がの 30 分招待講演，アブストラクトによる選定を経た 17 の必要との結果が示された。

15 分講演を数え，活発な議論が行われた。

2.3 ASIC

2 Vertex2022 研究会の概要
2.1 Running Detector

CMS の upgrade では飛跡から Level-1 のトリガーを発行するための ASIC の設計が示された。来年量産を開始する。
ATLAS と CMS のピクセルは 65nm の ASIC を CERN RD53

最初のセッション Running Detector では，LHC および Belleグループと共通開発してきたが，初期評価を経て，ATLAS

II 実験グループから，それぞれピクセル型とストリップ型

ITkPix-V2 チップは間もなく，CMS CROC-v2 チップは 2023

について報告された。LHC では，予定通りの改修を経て Run3年上四半期にサブミットの予定で，これらが最終版となるが開始された（LHCb 実験の Upstream Tracker は半分がイン予定である。

ストール済み）。特に ALICE 実験の全面 MAPS(MonolithicActive Pixel Sensor)による ITS2(Inner Tracking System)や，
LHCb の Timepix3 チップに基づく VELO(Vertex Locator)は初稼働である。Belle II 実験では全 20 ラダー入った完全版の2.4 Monolithic DetectorALICE 等で既にモノリシックが使われているが，実用中や開発中のいくつかについて報告された。

Pixel Detector 2 が来春設置，Silicon Vertex Detector はタイミ

Mu3e 実験用の ToA(Time of arrival)を含めた HV-CMOS セ

ング測定も優れ，また放射線によるシリコン型変換が起きンサーは 6 ns の時間分解能を示した。DMAPS で開発したた際の特性の評価結果も報告された。

Monopix2 センサーは，LFoundry 製，TowerJazz 製ともに現今回初めて ATLAS 検出器の超前方に設置した FASER 実
験が順調に稼働開始したことが報告された。また，J-PARCの g-2/EDM 実験のシリコン検出器についても最終設計が示された。

行 実 験 に 必 要 な レ ベ ル の 放 射 線 耐 性 （ NIEL:1015 n/cm2TID:1MGy）を示した。
TPA（2 光子吸収）過程により半導体ドープ分布をレーザー焦点に限って測定できるシステムが RD50 グループで開発され，深さ分布を含めた測定例が示された。

2.2 Detector Upgrade
高輝度 LHC での検出器について LHC 各実験グループから準備状況が報告された。ATLAS 実験からはピクセル（予備量産を一部開始）やストリップ（センサーの本量産進行

ALICE ITS3 用のセンサーdigital MAPS の放射線耐性がALICE の要求(1013 n/cm2)を満たす。

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SOI を用いた Belle II upgrade 用 DuTip はピクセル毎に 7力）らは，EIC 実験用に 100 m ピッチストリップで 6 m，ビットカウンターを 2 個搭載したものの機能が実証され，

28 ps，筑波大/KEK は AC-LGAD プロセスを最適化し，100全機能を搭載した DuTip2 を評価中。

m ピッチのピクセルや 80 m ピッチストリップでの信号観

FASER 実験で１TeV 程度の0 崩壊を検出できるプリシャ
ワー用に SiGe 読出し MAPS を試作し良好な評価結果を示測に成功した。
3D による TimeSPOT センサーは 2.5×1016 n/cm2 後も単体10 ps，ASIC を含めて 50ps を実現し，装置の大型化を目指した。
MALTA（小電極による CMOS）センサーは 2×1015 n/cm2の損傷後も十分な検出効率と 1.8 ns の良い時間分解能を示す。
エピ積層に SiGe 回路を載せた PicoAD センサーは 13～25ps をゲイン層付きで実現し，ゲイン層無しでも 21 ps を実した。

現した。

2.5 Other Material
このセッションでは最初に RD50 グループの活動の総括報告がされた。今の形態は 2023 年に終了し，新たに DRD3グループが結成される。

2.7 Non HEP & Future
PicoAD を積層する 100mPET では従来の PET の空間分解能を 2 桁上げた小動物用 PET の実現を目指している。

SiC は 200 mm ウェハーが産業的に利用可能となりバンド将来加速器として BNL の Electron-Ion Collider 用飛跡検出

ギャップの広さ，分子結合の強さ，キャリア高速性能，高器（MAPS や AC-LGAD）設計が紹介され，ILC 用のセンサー熱伝導性など放射線耐性・高温環境下動作で注目される。

候補も紹介された。また，ミューオン衝突器では 50 m□ピエピで作製したセンサーの高速性が示され，今後 3D 化なクセルと 30 ps の時間分解能でビームバックグランドによるどが検討されている。

低エネルギー電子の影響を抑制できることが示された。

RD42 グループによるダイアモンドも高放射線耐性が期待でき，多結晶 CVD ダイアモンドは 8×1015 n/cm2 の照射後も10 MHz/cm2 までレート依存性ないことが示された。3D 化
で 1017 n/cm2 までの耐性化を目指す。

3 さいごにVertex 研究会のコンセプトは水辺で隔離された場所―そのため宿泊から食事全てを賄い，最低限の移動補助が必要となる。Vertex2020，2021 はリモートで，今回は 3 年ぶり2.6 Timingの対面開催になった。当初，対面開催を危ぶんでいたが，ATLAS High Granularity Timing Detector は LGAD(Low

一日 1 万人の入国者数と要ビザの制限下でも開催可能と 7

Gain Avalanche Diode)を用い，2023 年に初期量産を開始する。

月 1 日に決定し，開催までこぎつけた。直前の 10 月 11 日

放射線耐性も示され，懸念された高電荷イベントによるセからはビザが不要となり，多少の観光が可能となったのはンサー破壊は電圧を下げることで抑制できる。

ビザ作業がフイとなったことよりもうれしかった。参加者

LHCb VELO は 2030 年代に 20 ps の時間分解能を実現すには抗原検査を依頼し，マスク着用も受け入れてもらった。

ることで現在の事象点検出効率を維持することを目指す。

ホテルの日本食は受けが良かった。エクスカーションで108

陽子/秒の GSI HADES のビームラインに LGAD を挿入し，優れた ToF・ビーム位置モニターを実現した。

は誕生寺（日蓮生誕地）での写経体験，鴨川シーワールドでのシャチの水かけなどで心も体も清浄とした後，館山市

AC-LGAD(AC coupled LGAD)の研究として，4DInSiDe グの居酒屋で鍋料理をともにした。とても高評判であった。

ループは電極間電荷分割を利用し，200～1300 m ピッチで

Vertex2022 実行委員として KEK から石川，坪山，中村浩

10～40 m の位置分解能と 20 ps (G=30)の時間分解能を実二，原康二各氏と東大の小貫氏が会議に参加頂き，また筑現し，TCAD シミュレーションも示された。BNL（日米協波大の北氏には参加者登録時に尽力を頂いた。筑波大宇宙史研究センターは共催として資金援助，TIA 事務局や浜松
ホトニクス，ハヤシレピック，東北マイクロテック，山下マテリアルからは協賛を頂き、LGAD 科研費からの援助も受けた。この場をかりてお礼申し上げる。
サマリートークは原が実行委員長ながら行った。10 年間
IAC を務めてきたが，来年のジェノバ Vertex2023 からは中村浩二氏が原に代わって IAC を務める。
$会議 WEB サイト:https://indico.cern.ch/e/vertex2022

Vertex2022：館山リゾートホテルのプールサイドで