1600-pixel MPPC の応答曲線 夏の学校 2007.8.23 筑波大学 須藤裕司 山崎 生野 高橋 GLDCAL グループ ILC計画 (International Linear Collider) 重心系1TeV e- e+ 衝突型線形加速器 Motivation • Higgs粒子の発見・精密測定 • top quarkの精密測定 • 超対称性粒子のような標準理論を 超える物理の探索 ILC カロリメータ • シンチレータとタングステンの サンプリング型カロリメータ • Z,W粒子を2ジェットで再構成した質量 により区別するための、高いエネル ギー分解能が必要 • Particle Flow Algorithm (PFA) を用いる • ストリップシンチレータを交差するよう 積層し、細分化 • 膨大なチャンネル数 (~1千万ch) • ~3Tの磁場中で使用 電磁カロリメータ 吸収体：W 吸収体W 2mm 光検出器 波長変換 ファイバー シンチレータ • PMTに代わる小型・安価・磁場に強い 光検出器が必要 10mm 40mm Multi Pixel Photon Counter : MPPC 浜松ホトニクスと共同で研究開発 している、半導体光検出器。 アバランシェフォトダイオードを 多数並列に接続した構造。 それぞれにセルフクエンチング するための抵抗が付いている。 センサーサイズは 1×1mm, 3×3mm 25μm, 50μm, 100μm 応答曲線の測定 (1600-pixel MPPC) 前年度までの測定から pixel 数を超えた信号を出力 → MPPC は回復が早く応答は 光信号の時間幅に依存する と考えられる 今回は MPPC の回復について調べ 応答曲線について研究を進めた 1600 MPPC の recovery time 測定 • 型番 : S10362-11-025U ( 1600-pixel 2006/12 ) •LASER と LED をほぼ全てのpixel が出力する程度の光量 で連続して光らせた •Vbias -71.0V, -71.5V, -72.0V ps light pulser Set-up Thermostatic chamber LASER MPPC Clock generator Dt Delay LED LASER • wave length 408 nm Function generator • pulse width 52 ps LED • wave length 470 nm 90 92 94 96 98 100 102 [ ns ] t=0 Oscilloscope LASER LED 8ns LASER & LED (LASER & LED) - LASER %] output MPPC for LED[light output MPPC Recovery time の Vbias 依存性 fit function Δt [ ns ] • recovery time (τ)はVbias に依存しない Recovery time • recovery time ~ 4 ns 応答曲線の測定 • LED への入力信号の時間幅 8, 16, 24ns （立ち上がり・下がり0.67ns） • Vbias 70.3, 71.5, 71.9, 72.7V ( 時間幅16ns ) set up MPPCの応答：LED への入力信号幅２４ns Clock Generator thermostatic chamber PMT LED Function λ~410nm Generator Gate Generator MPPC （25℃） ADC MPPC PMT 応答曲線の入力信号の時間幅に対する変化 MPPC の出力が線形であると 仮定した場合の光電子数 • 応答曲線の形は入力信号の時間幅によって変化する • 時間幅が広いほど、saturation の具合は緩やか [ p.e. ] Deviation [ ratio ] Deviation [ ratio] 出力が線形であると仮定した場合 からのずれ MPPC の出力が線形であると 仮定した場合の光電子数 [ p.e. ] MPPC の出力が線形であると 仮定した場合の光電子数 • ~ 200 p.e. まではほとんど線形な応答 [ p.e. ] Vbias 依存性の測定 MPPC の出力が線形であると 仮定した場合の光電子数 • 応答曲線はVbias に依存しない [ p.e. ] Deviation [ ratio ] Deviation [ ratio ] 出力が線形であると仮定した場合 からのずれ MPPC の出力が線形であると 仮定した場合の光電子数 [ p.e. ] MPPC の出力が線形であると 仮定した場合の光電子数 • ~ 200 p.e. まではほぼ線形 [ p.e. ] Summary & plan Summary •1600-pixel MPPC の recovery time と 応答曲線について測定を行った。 • recovery time にVbias 依存性はなかった。 recovery time ~ 4ns • 応答曲線の形は入力信号の時間幅に依存し、時間幅が広いほど saturation の仕方が緩やかであった。 Vbias に依存しない。 ~ 200 p.e. までほぼ線形。 Plan • プラスチックシンチレータとWLSFの組み合わせで測定を行う。 Backup Input pulse width 8ns (to LED) Input pulse width 16ns (to LED) Input pulse width 24ns (to LED)
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