スライド 1

Ge noise and cabling
Hyperball-Jに向けて

これまでの読み出し信号に加えて、冷凍機関係の配線や電源が加わる



既存 : ADC, TDC, Reset, PreAmp, HV
新規 : 冷凍機電源, 温度端子 ⇒ノイズ源
Areaにラックを設置
Shaping amp (973U, TFA), CFD

FERA : ADC, TDC

CAEN HV, PreAmp電源

冷凍機電源、温度端子

PWO discri
⇒個別の位置とケーブル長を検討


グラウンドの接続 : フレームとは浮かせる
(フレームが外部と接触して、グラウンドループになる可能性がある)
○Ge⇔冷凍機のグラウンド
×Ge⇔フレーム
×Ge⇔PWOフレーム
×PWO PMT⇔PWOフレーム or PWOケース⇔フレーム
Present status of Ge detector

新Ge検出器のエネルギー、時間分解能(LN2)



2.0~2.5 keV (FWHM) @ 671 amp (6 ms)
< 10 ns (FWHM) @ TFA (50 ns, 50 ns) and CFD (26 ns delay)
冷凍機接続後の分解能
671 : かなり本格的なノイズ落としをしないとダメ
⇒ ex. 2.3 keV→ 2.6 keV (ケーブルの接続のみ: 5~7 keV)
 973U : LN2と同じ
⇒ ex. 3.0 keV→ 3.0 keV (温度センサー取り付け時も同じ)
 TFA : LN2と同じ
⇒ex. ~6 ns @ 511 keV

Shaping timeが長いとノイズの影響を受けやすい
⇒振動による成分の寄与
Noise reduction procedure
ノイズ源 : Ge本体
⇒冷凍機電源とmicrophonicノイズ


除去の方法
Cabling + Ground ribbon
⇒ノイズの拾いこみの防止
(同相成分除去、共通インピーダンス、静電シールド)
 Filtering by shaping amp
⇒残るノイズ成分(冷凍機起因)を除去
(差動成分除去)

Noise frequency

冷凍機電源



20 kHz : spike、圧縮機稼動時
120 kHz : spike、冷凍機電源スイッチON時
Microphonic


50 Hz : AC周波数
1.2 kHz : 検出器の共振 (50 Hzと同期)
Amp特性



671 : tc = 6 ms, CR-(RC)n (n~4 ?)
973U : tc ~0.5 ms, CR-gated integrate
TFA : td ~50 ns, ti ~50 ns, CR-(RC)2
50Hz noise
冷凍機ON
冷凍機OFF
20kHz, 120kHz noise
冷凍機ON
冷凍機ONの時にのみ発生
冷凍機OFF
冷凍機OFF(圧縮機OFF)にも存在
⇒冷凍機の電源が入ると発生
~120 kHz
数kHz noise
冷凍機ON
冷凍機OFF
671 out baseline noise
1.2kHz, 40mV
スライダック
20kHz, 10mV
6 msだと分解能が出ない
 3 ms以下だとbaseはきれいになる
⇒shaping timeが長いと冷凍機起因
ノイズをfiltering出来ない
(分解能が出た時よりもノイズ落と
しを頑張っていない)

50Hz, 50mV
スライダック
973U out baseline noise
5MHz,
No GI
16kHz,
No GI
冷凍機ON, OFF両方で存在
冷凍機ONのみ
50Hz,
No GI
基本的に冷凍機ノイズの影響なし
分解能3.0 keV
(GI後もノイズ成分は残る)
TFA out baseline noise
5MHz,
16kHzGI
GI&No
90MHz
冷凍機ON, OFF両方で存在
冷凍機ONのみ
50Hz
冷凍機ノイズの影響は？
測定結果 : DT ~6 ns (FWHM)
問題なし！
Cabling


検出器 + ground ribbon
基本的にgroundに沿わせ
るだけでOK
下図の用にシールド
+ground ribbonで持ってく
るだけでOKか (フレームと
の絶縁も兼ねる)
温度端子コネクタ
+ ground ribbon
信号、HV、Resetコネクタ
+ ground ribbon
NIM-BIN + ground ribbon
Cabling


基本的にgroundに沿わせ
るだけでOK
下図の用にシールド
+ground ribbonで持ってく
るだけでOKか (フレームと
の絶縁も兼ねる)
ジッパーチューブ \1,300 /m
コスト
2×1300円×32(台)×15 m
= \1,248,000
=
平編銅線(平編スズメッキ銅線) \1,300 /m
Summary

冷凍機からのノイズ対応はおおよそ理解


Cabling + Ampのfilterで973U+TFAは支障なし
検出器からのケーブルの引き回し
シールド + ground ribbonのみでOKか
 厳重にコネクタ部分と接触させるか?
⇒テストしてみる
(CAEN HVも含めて実際に近い形で)


複数台テスト？(2~3台)
To do





Rackの位置の決定
Ge signal cable長の決定
冷凍機電源ケーブルの延長
温度端子の延長 + ケーブルの製作
PreAmp電源 + ケーブルの製作
電源用NIM-BIN数 : 2~3台
⇒HB2 : 2台 (Single×6 + Clover×3 /BIN)
 専用のdistributorを作る


防水 : 水漏れ、結露対策

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