スライド 1

光センサーGの報告(2006/10/24)
HPK 100pixel,400pixelの特性評価(京都)
HPK 1600pixel、低温での特性(ILC)
PDEの波長依存(名古屋)
読み出しシステム(京都、KEK)
Trip-Tでの読み出し回路を作成する
放射線損傷の測定
中性子 … 宮林(奈良女）来年頭くらい？
γ … 久世G(東工大) セットアップをTITに用意
最新のサンプル 100,400pixel
• 100pixel×7
• 400pixel×7
• T=20℃でgain、noise rateのばらつきを調べ
た
100pixel
new
old
100pixel geometrical efficiency
•geometrical
efficiency=64%
80μm
前のサンプルは
46%
efficiency=
0.5p.e.以上のevent
/ total event
100μm
(光量に依存する)
400pixel
new
old
400pixel geometrical efficiency
•geometrical
efficiency=55%
37μm
50μm
前のサンプルも
55%
100pixel noise rate vs gain(20℃)
old
sample
new
sample
400pixel noise rate vs gain(20℃)
old
sample
new
sample
100pixel noise rate vs ΔV(20℃)
#4
#5
#6
#7
#8
#9
#10
•noise rateの
ばらつきは
breakdown電圧の
ばらつきに起因し
ている
400pixel noise rate vs ΔV(20℃)
#4
#5
#6
#7
#8
#9
#10
•noise rateの
ばらつきは
breakdown電圧の
ばらつきに起因し
ている
breakdown電圧のばらつき
100pixel
number
Vbd
1
69.3
2
68.6
3
68.7
4
68.8
5
69.0
6
68.6
7
68.4
8
68.7
9
10
68.4
68.7
400pixel
number
1
Vbd
68.5
2
3
4
68.4
68.6
68.3
5
6
7
68.3
68.8
68.8
8
9
10
68.2
69.1
68.1
１６００ pixel MPPC
各種特性の温度依存性
前田高志（筑波大学）
Gain
measurement
Gain 
C
(VBias  Vo )
e
C : Pixel capacity
V0: Breakdown voltage
・30℃
・25℃
・20℃
・15℃
・10℃
・0℃
・-20℃
Noise Rate
…熱電子によるダークカウント
rate
・30℃
・25℃
・20℃
・15℃
・10℃
・0℃
・-20℃
Over voltage [V] = Vbias – V0(T)
・だいたい 100kHz～1MHz程度
・温度、Over voltageが低い ⇒ ノイズが少ない
PDEの波長依存性測定方法
PDE  QE   geom  Geiger
• モノクロメータを用いて、ＱＥ×εgeomの値を
350ｎｍ～900ｎｍの範囲で測定
• ある波長のレーザーを用いてεGeigerを求め
る。
QE ×εgeom測定の原理
• QE(l) 既知のフォトダイオード（PD）をリファレンス
にする
• 同じ光量を照射時、電流∝QE
• SiPM、PDそれぞれの電流を測る
QESiPM (l )   geom
I SiPM (l )

 QEPD (l )
I PD (l )
• SiPMの逆バイアス電圧・・0Vで使用
• ゲイン１の通常のPDとして扱う
• 全面照射ではないが、複数のピクセルに光があたっているので
QE ×εgeomだと思われる
セットアップQE ×εgeom
• モノクロメーター
– 260<l<900
• フィルター  高次光をカット
• レンズ  光をSiPMの
受光面サイズに絞る
目視で受光面にあわせる
• PDとSiPMを入れ替えて電流測定
複数回測定
ロシア製556pixel
• 同じサンプルを3回測定
（連続せずに）
• 340nm以上では一致（ば
らつき約5%）
• ばらつきの理由
– SiPM受光面内へ光が完全
に入っていない
– 温度
– 光源の光強度の安定性
 l<300nmではレンズが蛍
光しているかも
• もっと測定回数を増やし
てエラーを調べる
サンプル受光面1mm2
HPK100・・浜松製100pixel
HPK400・・浜松製400pixel
受光面1.1mm2
MRS600・・ロシア(CSTP社)製556ｐｉｘｅｌ
• 340nm<l<600nm
複数サンプル
– 立ち上がり方はサンプルによって異なる
•
l=600nm
– 全サンプルでQE最大
•
– MRS600: 45% HPK100: 51%
HPK400: 53%
l>600nm
– QEの落ち方はどれも似ている
– SiPMに特有の理由がある？
– モノクロメーターからの光の角度が変わ
る？→レンズで絞った光が受光面から
はみでる
•
l=900nm
– MRS600: 11% HPK100: 21%
HPK400: 18%
読み出し回路
(KEK 村上、京都田口)
• KEK ScibarのエレキはMPPC用に使えな
いことがわかった
 MPPCのノイズレート … ~1MHz
VAのシェーピングタイム … ~1us
• D0 Trip-Tチップをつかった読み出し回路を
製作する！
Readout of MPPC with SciVA(20℃)
•100pixel
noise rate=100kHz
noise rate=240kHz
ＶＤＤａ;2.5Ｖ
VDDd;2.5V
C=33pF
Ｃｕｒｒｅｎｔ;103ｍＡ
IN1
Ｄｏｕｔ;0－15
IN15
Test board
AC Couple C=3pF
IN16
127mm
C=0.01uF
R=689K
IN31
IN32
Injection(test-pulse)in
127mm
TM2006/10/3
Trip-t chip
32ｐｉｎＱＦＰ
14mmSQ.
TM2006/10/3
TripChip128
-Trip-t Chipは
D0の“VLPC(Visible Light Photon Counter)
base detector”フロントエンド = Fiber tracker (1000ch)
・A-out → Analog MUX → Pipeline(48bucketx32ch)
・t-out → Analog MUX → Pipeline(48bucketx32ch)
・Discri-out → Digital → Discriminator out(16ch)
MCMⅡ(Multi Channel Module);2Trip Chipベア,ADC(AD9201),SpartanⅡXC2S30
AFEⅡ（Analog Front End Board); MCMⅡ,8LVDS‐MUX CPLD,8VSVX
CPLD,4Dual-FIFO，4MbitPROM(Xilinx)XC18V04VQ44C
TM2006/10/3
KEKTrip-t Board
Blockdiagram(‘06)
検討部分
検出器(SiPM)
Test pin
40芯2.54コネクタorHONDA;PCS-XE68LFD相当品
Test 1ch
32ch Analog in(neg.)
±5V
Trip-t chip
LVDS Conv.
VME PPG
Module
+2.5V
Control Sig.
2.5V swing
AOut(N/P) ;～1V
TOut(N/P);～1V
Bias Sig.
LabView
(PXI-8331)
HONDA;PCSXE68LFD相当品
Driver；
OPA685U/699
DOut(16ch);Trigger
LEMO
Out
Header pin
TM2006/10/3
KEKTrip-t Board
Blockdiagramsh
検出器
次期
HONDA;PCSXE68LFD相当品
±2.5V
Trip-t chip
Trip-t chip
AOut
Trip-t chip
DOut(16ch)
・・・xN
5Sig. x2
±5V
Driver；
OPA685U
FPGA;Spaltan3E;XC3S1000/FG456
DAC;MAX525BCAP
・x2
5V
LEMO
Out
3.3V
1.2V
FastEthernet
Transceiver(Intel)
LAN83C185-JT
Fast Ethernet 10/100
Pulse H1012
3.3V
Ethernet Connector
TM2006/10/3
backup
TM2006/10/3
Gain Stage(Gx4)
TM2006/10/3

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