Transcript Saturation Effect of MPPC

Saturation Effect of MPPC in Calorimeter
Kobe University
Susumu Hayashi
Introduction
 カロリメータで検出されるフォトン数が、
MPPCのPixel数の上限によってSaturationを
起こしてしまう
 Pixel数とSaturationの関係をみたい
Simulation setup





ECAL（W3mm+scinti2mm）x30Layers 26Xo
HCAL(Pb20mm+scinti5mm)x50Layers 6interaction length
Scinti cell size 1cmx1cm
Total pixel number 3200000pix(40000pix x 80Layers)
ECAL
HCAL
磁場は３T（ｘ方向）
３０Layer
５０Layer
2m
Simulator
 Geant4.6.2
 Range cut: 50 μm
 Hadron physics list

Hadron Physics LHEP
Particle
◆
2m
模式図
ｙ ｘ
2.1m
座標の設定
ｚ
フォトン数の求め方
 <Npix> = Nmax(1-exp(-<Nph>/Nmax))・・・①



Nmax : MPPC の総Pixel数
Nph : 入射したフォトン数
Npix : MPPCで反応したフォトン数
 <Nph>=<Nph>MIP×ΔE/<ΔE>MIP・・・②

<Nph>MIP:MIPが落とすフォトン数
エネルギー分解能の求め方
 σE/E
N  f ( E)とおく
E  f 1 ( N )  g ( N )
dg
E 
N
dN

dg  N dg  N
dg N  N
1 N N
 E 


 '
E dN E dN g ( N ) dN g ( N ) N
f ( E) E N
・・・③
σN/N : ヒストから得たMean、Sigmaをそれぞれ
σN、Nとする
Procedure
 G4でgammaを打ち込みΔEの情報を取ってくる

1000イベント生成
 ΔEを②式に代入し<Nph>を得る(No saturation)
<Nph>MIP=5,<ΔE>MIP=0.25とした
<Nph>を①式に代入し<Npix>を得る
 Nmaxを400,1600,6400に想定した

 Gamma のエネルギーごとにカロリメータの検出した
全フォトン数のヒストを作る
 ヒストからMeanとRMSを得てグラフにプロットする
 ③式に代入しエネルギー分解能を求める
1GeV gamma(1cm×1cm)
No saturation
1600pix
400pix
6400pix
250GeV gamma(1cm×1cm)
No saturation
400pix
1600pix
6400pix
Nph<MIP>=5(1cm×1cm)
No saturation
6400pix
1600pix
400pix
Resolution(Nph<MIP>=5,1cm×1cm
)
Resolution(Nph<MIP>=5,2cm×2cm
)
Resolution(Nph<MIP>=5,1cm×4cm
)
Summary
 2cm×2cmタイルや1cm×4cmストリップでは
タイル（ストリップ）ごとの光量が、1cm×1cm
のセルに比べて大きくなるので、サチュレー
ションがひどくなる
 良い分解能を得るためには、6000pixel程度
必要であると考えられる