検出器ミーティング 2010/08/25

検出器ミーティング
2010/08/25
M2
小池博子
1
Contents
•
•
•
•
•
1,
2,
３、
４、
５、
introduction
MPPC detector
motivation
result & discussion
summary
2
ILD
1, introduction
飛跡測定器 (TPC: Time
Projection chamber)
反応点測定器 (VTX)
シャワー測定器 (CAL)
電磁カロリメ-タ
～10Mch
吸収
体W
筑波大学はこれまでカロリメータ
の開発を続けてきた.
45mm
２、MPPCの1pixelにおける動作原理
・APD（Avalanche Photo Diode）は逆電圧を掛けることで半導体のPN接合部分に光
電場領域を形成し、そこで電子雪崩を起こし信号を増幅させるフォトダイオードであ
る。
APD
Qout  C  (V  VBR )  N fired
N fired  光を検出する APDpixelの数
1600 p.e.
それぞれの出力は入射光子のエネルギーに関わらず
一定（ガイガーモード）
３，Motivation
応答の線形性の追求
↓
MPPCは有限のピクセル数を持つ検出器なので応答
飽和（saturation）が効いている。飽和すると応答は線
形からずれてしまう。
性能を理解し、saturationがピクセルの個性に寄
らないことと再現性を
調べることが重要
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Test process
・ MPPC単体におけるresponsecurveの測定
レーザーの光源を用いて直接MPPCに当て
て測定
・同一サンプルにおいて日時を変えて測定した
ときの精密性の評価
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setup1
Clock
Generator
NIM
Fixed DELAY
out
in
out
CAMAC
RELAY
NIM
偏光板を回転させることで光量を増減
する。
このときの真の光量であるPMTとMPPC
のADC分布を取り、応答曲線を作成す
る。
Fixed DELAY
in
out
Discriminator
Gate
Generator
200ns
700V
Discriminator
H.V
Power
Supply
Laser
Gate
Source
Analog
Polarized
Controller
polarizing
plate
MPPC
CAMAC
ADC
Thermostatic
PC
chamber(常温)
Voltage
Power
Supply
RS232C
Over
3V
PCI
PMT
Setup 2
MPPC
レーザー
偏光板
フィルター
8
• オシロスコープの写真
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４，Result
ADC Pulse heightの角度依存性
MPPC
y：
ADC
PMT
pulse height
x：rotation step of
polarizer
（×４．５°）
MPPCのグラフの方に応答
が線形ではない様子が見ら
れる。
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応答曲線
MPPC
p.e.
この応答曲線を
基準として再現
性の測定を行っ
た。
PMT (ADC counts)
Fit関数： [0]*(1-exp(-[1]*x/[0]))
[0]
: 全ピクセル数
[1]
: 光子検出効率
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同一サンプルにおいて、日時を変えて測定したと
きの精密性の評価
応答曲線の結果に対して「安定して正確な測定結果を得
る」ことは重要である。
安定しているかどうかは、再現性やデータのバラツキ程度
を評価することで得られる。
→ セットアップとサンプルは変えずに日時を変えて測定し
た。
角度依存性のグラフを用いてばらつきぐあいを見た。
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Parameterによるばらつき
の評価
M
P
P
C
p.
e.
PMT (ADC
counts)
event数
１％のばらつきより
再現性は良いと言
える。
出力する光子数
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event数
４．３％のばらつきより
こちらも再現性が良いと言える。
MPPCの光子検出効率
14
PMT
（光量最大）
PMT
（光量最小）
MPPC（光量最大）
MPPC（光量最小）
上のヒストグラムより、それぞれの角度のときの再現性の評価をした。
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再現性の評価

M
青・・・ PMT
ピンク・・・MPPC
角度によって再現性の精度にばらつきが見られるのが分かる。
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summary
 今までやってきたこと、結果
① MPPC単体におけるresponsecurveの測定を行った。
MPPCにおいてsaturationの現象を確認した。
② 同一サンプルにおける再現性の評価を行った。
日時を変えて測定し、偏光板の角度ごとのばらつき具合
をそれぞれ評価した。
同一サンプルにおいての再現性は高いと考えられる。
 課題（学会までの）
① 抜き差しして再現性ができているか確認する。
①サンプルを変えて、再現性の評価行う。
③MPPC＋シンチレータを用いたresponsecurveの測定
また、その再現性の評価
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• backup
18
ADC pulse height(光量最大)
19
ADC pulse height(光量最小)
20
ばらつきの標準偏差と偏光板の角度との関係
（３０回測定）
青・・・ PMT
・精密度は高いと言え
る。
ピンク・・・MPPC
n

(測定値  平均)２
K 1
n
21
ばらつきの平均と偏光板の角度との関係
（３０回測定）
青・・・ PMT
ピンク・・・MPPC
・光量が少ないときの
方がばらつきが大きく
なるのが分かる。
n
 ( x(k )  x(1))
K 1
n
x(k )  k回目測定時の ADCcounts
x(1)  指標として用いた
n  全測定回数
ADCcounts
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