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1. 起動と機器の接続

GUI を起動し、機器を接続して、レーザー信号がオシロに見える状態にするまでの手順です。 ここまで終われば、次の 位置合わせ に進めます。

前提

機器の電源が入り、LV 6.0 V と HV（33 °C で −190〜−195 V）がかかっていること（測定の全体の流れ）。

1-1. GUI を起動する

GUI のフォルダで起動します（制御 PC とソフトウェア）。

制御 PC でターミナルを開いて、次を実行します。

cd workspace/laser_gui
python ./main.py

日本語が読めない人は英語 UI 版（laser_gui_en）を使います。

1-2. 機器を接続する

パネル 操作 確認すること
オシロスコープ VISA 欄が既定値（VICP::<オシロの IP>::INSTR。値は 内部情報）であることを確認して [接続] 「接続中」と表示される
3 軸ステージ 接続先が既定値（<ステージの IP>:<ポート>。値は 内部情報）であることを確認して [接続] 「接続中」、座標が表示される
レーザー ポートが COM5 であることを確認して [接続] 「接続中」、状態表示（Interlock、Trig、Freq、Tune、Head）が出る
フォーカスカメラ [開始] 画像が映る
  • 接続すると、ボタンは [切断] に変わります。
  • レーザーパネルの入力欄（トリガーソース、繰り返し周波数、TUNE）は、接続時に 実機の現在値へ同期 されます。
  • ステージは接続時に移動速度（stage_speed_pps）が全軸へ設定されます。

接続できないときは トラブルシューティング を見てください。

1-3. 機械原点復帰 (H:W)

SHRC-203 は起動直後に 機械原点復帰 が必要です。

  1. サンプル（読み出しボード）と対物レンズが干渉しないことを確かめる。 全軸が大きく動きます。
  2. ステージパネル [操作] タブの [機械原点復帰 (H:W)] を押す。
  3. 完了すると、機械座標の追跡が始まります（機械座標）。

GUI から実行する

ジョイスティック JS-301 の M-ORG でも原点復帰はできますが、GUI から実行したときだけ 機械座標の追跡が始まります。 追跡できていないと「機械座標: 不明」と表示され、登録原点への移動ができません。

1-4. センサーを選ぶ

ツールバーの [センサー] で測定する DUT を選びます。切り替えると、スキャンの既定範囲、傾き係数、登録位置、 オシロ CH と読み出しパッドの対応が、そのセンサーのものに入れ替わります。

  • 通常は「標準ストリップ (500 µm ピッチ, 10 mm)」です。
  • 初めての DUT は [編集...] から登録します（新しい DUT を登録する）。

1-5. 粗寄せする

原点出しを始める位置へ、ビームを大まかに寄せます。目標は 基準ストリップ（標準は C1）の上で、露出部の読み出し側端から 50〜200 µm 内側 です（±100 µm 程度の精度で十分）。

ステージパネルの [位置登録] タブ

原点が登録されている場合（通常）

[位置登録] タブの [原点出し開始位置へ] を押します。前回登録した原点（機械座標）をもとに、 基準ストリップ上で露出部の読み出し側端から 100 µm 内側の位置へ移動します。

  • [登録原点へ移動] は、前回の論理原点（外枠エッジ上）へ移動します。
  • どちらも機械座標を使うので、1-3 の H:W を GUI から実行していることが前提です。

センサーを載せ替えた直後・原点が未登録の場合

カメラの 十字線 を目安に、[操作] タブのジョグで同じ位置へ寄せます。

  1. カメラパネルで [十字線] にチェックを入れる。画像が暗すぎる・明るすぎるときは [ゲイン] を調整する。
  2. ジョグの [ステップ] を大きめ（500 µm〜1 mm）にして、基準ストリップの読み出し側端の近くまで動かす。
  3. ステップを小さくして（10〜50 µm）、露出部の読み出し側端から 50〜200 µm 内側に十字線を合わせる。
  4. Z ジョグでカメラ画像のピントを大まかに合わせる。

ジョグの向き

矢印は カメラ画像の上で動く向き です。ボタンの文字は実際に送る軸と符号で、▲ は Y− です。

カメラ用照明は測定中は必ず OFF

カメラ用照明は暗室内で手動で ON/OFF します。カメラで位置を合わせるときだけ ON にし、原点出し・TUNE 最適化・測定の前に必ず OFF にしてください。 照明の ON/OFF で TUNE と信号振幅の関係が変わります。

[位置登録] タブのその他の機能

機能 内容
[ストリップへ移動] CH と場所（読み出し側端 / 中央 / 反対側端）を選ぶと、センサー形状と傾き係数から座標を計算して移動する。行き先は電極の中心線上で、そこでは信号が出ない ので、TUNE 最適化や Z フォーカスの前には Y を数十 µm ずらしてシリコン上に置く
[ピクセルへ移動]（ピクセル型のセンサー） CH と場所（パッド横 (信号あり) / パッド中心 (無信号) / 4 ピクセル交点）を選んで移動する
[現在位置を登録] 現在位置に名前を付けて登録する。[論理座標で登録] した位置は原点出しをやり直してもセンサー上の同じ場所を指す。[機械座標で登録] した位置は原点を出す前の粗寄せに使う
[選択位置へ移動] / ダブルクリック 登録位置へ移動する
[現在の論理原点を登録] 現在の論理原点の機械座標をセンサーに登録する（原点出しでは自動で登録される）

1-6. レーザーを発振させる

レーザーパネル

レーザーパネルの [★ 標準設定を適用 (1 MHz / TUNE manual 50% = MIP 相当) ★] を押します。次の標準条件がまとめて送られます。

項目 標準
トリガーソース internal (ts=0)（レーザーが基準クロック）
繰り返し周波数 1 MHz
TUNE manual、50 %（1 MHz で MIP 相当に調整済み）

送ったあと、状態表示が Trig: internal、Freq: 1 MHz、Tune: man 50.0% になっていることを確認します。 別の条件にするときは、トリガーソース・繰り返し周波数・TUNE の入力欄を変えて、それぞれの [設定] を押します。

TUNE を auto にしない

TUNE を auto にすると、コントローラの周波数ごとの校正値になり、MIP 相当の出力ではなくなります。

発振させる前に

暗室（暗箱）が閉じていて、中に人がいないことを確認してください。1064 nm の光は目に見えません（安全上の注意）。

設定したら [発振 ON (ld=1)] を押し、確認ダイアログでインターロック・光学系を確認してから [Yes] を押します。 状態表示が赤帯の「発振: ON」になります。

解析ノートの条件との違い

解析ノート matome の主なスキャンは 40 MHz で取っていますが、現在の標準は 1 MHz です。周波数のプリセットにある 「1.25 MHz (TCT推奨)」は一般的な推奨値で、この装置の標準ではありません。

周波数を変えたら TUNE を合わせ直す

最適な TUNE は繰り返し周波数で変わります。ある周波数で合わせた manual の TUNE のまま周波数を変えると、発振閾値を下回って 光が出なくなることがあります。このとき TRIG OUT は出続けるので、オシロの波形は更新されるのに平坦なままになります。 周波数を変えたら TUNE 最適化 をやり直してください。

1-7. オシロを標準設定にする

オシロパネルの [トリガー/掃引] タブ

  1. オシロパネルの [ミラー開始] で本体の画面を GUI に表示する。
  2. [トリガー/掃引] タブの [★ 標準設定を一括適用 ★] を押す。

標準設定の内容：

項目 値
トリガー EXT、DC、POS、410 mV
横軸 1 ns/div、水平オフセット −53 ns（表示範囲 +48〜+58 ns）
縦軸（C1〜C4） 50 mV/div、オフセット +100 mV（表示範囲 −300〜+100 mV）
入力結合 DC 50 Ω（D50）
アベレージング OFF

個別に変えるときは [トリガー/掃引] タブと [チャンネル] タブを使います。

水平オフセットが −53 ns である理由

AC-LGAD の信号は、レーザートリガーの約 52 ns 後に来ます（1 MHz で実測）。以前の設定 −4 ns で信号が見えていたのは、 40 MHz（周期 25 ns）では 2 周期後のトリガーから見た同じ信号が 52 − 50 = +2 ns に折り返していたためです。 −53 ns にしておけば、繰り返し周波数に関係なく同じ窓（+48〜+58 ns）に信号が入ります。 この値は config.py の scope_trig_delay で決まります。

アベレージングは OFF で使う

ON のままだと、シーケンスや SINGLE 取得の完了判定が働かず、スキャンが timeout になります。

1-8. 信号を確認する

オシロのミラー画面で、C1〜C4 のどれかに信号が見えることを確認します。

  • ビームが 電極（金属）の上 にあると信号は出ません。[原点出し開始位置へ] の行き先は基準ストリップの電極の上なので、 そこでは信号がほとんど出ません。信号を確かめるときは、ジョグで Y を数十 µm ずらしてストリップ横のシリコン上に置きます （確認したら元の位置へ戻してから原点出しを始めます。±100 µm 程度のずれは許容されます）。
  • 信号が見えない場合は トラブルシューティング を見てください。

信号が見えたら、2. 位置合わせ に進みます。