Transcript The MPPC quality control

Job (and concern) list - beam test related
• Settle Schedules
– Beamtestまでのschedule, beamtest中のschedule, setup / どんな測定をいつするかの計画)
• 必要なあらゆる情報収集
– 読み出しエレキとDAQ … 日本で試せるか？
– ビームラインやマグネットの状況 (経験済み?) その他
• FPCB check (ノイズはのらないか？) … 現物でなくても、切れ端か何かでまずチェックしたい。
• シンチへのMPPCの固定は？… シンチにhousingを彫らなくても、スペーサーを使う手は？
• MPPCのFPCBへの固定 … 半田付けで位置がちゃんと決められるか？
• ファイバーとMPPCのコンタクトと固定（押し付けるだけでいいか？）
• 角型(またはU字)ホールに入れたファイバーの固定（テープでいいか？）
• Calibrationのため、tungsten platesは取り外せる必要あり。
• Beam test lineの温度管理 … 不可能？
• Monitoring system … 新潟のモニターを実用化できるか？
– とってつけるようなもの(HCAL T912で使ったようなもの)はスペース的に難しい。
– 新潟式モニターを作ることはできるが、テストする人がいない。
– シンチ脇に新潟式のものをつけられないか？
– BTlineの温度管理ができないことと、MPPC gainの温度依存性を考えるとどうしても必要。
– 温度計も必要。
• Moduleの移動、tungsten plateの抜き差しなどでファイバーやMPPCが動いてlight yieldが変わったり
しないかチェックして、変化が見られたら要対策。動かないような構造を考える。
• Megatileに並べるstripの数はなぜ9本なのか？Tungsten plateとmegatileを同じ大きさにできないのか？
• 全シンチレータチャンネルのソーススキャン (日本で」)
• Test read-out/ DAQ system … 可能？事前にDESYに行ってtestする必要あり？
• Simulation (beam-test specific with GEANT4, including MPPC properties)
• Trigger, Drift chamber operation (maybe OK)
• Analysis codes, macros
• Monitoring … チップLED直付けが有力。信州大山崎君がシステムをテスト。
module構造体作りと干渉しないように作る。年内くらい
• 温度計 … 温度測定IC+多チャンネルADC(Interface CTP-3177、64ch)を使用。
神戸大四年生が担当、年内くらい
• BTでの温度管理 … 保冷箱？
• 構造について … 伊藤さん担当、MPPCが来たらすぐMPPC関係の作業に移れ
るように終わらせる
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FPCBを試作、 ノイズのチェック
コネクタ関係の設計と発注
保冷箱を含めた構造体
タングステン板が抜き差しできるシステム
タングステン板の分析、竹下先生なるべく早く
シンチへのMPPCの固定、MPPCのFPCBへの固定、ファイバーとMPPCのコンタク
トと固定、角型(またはU字)ホールに入れたファイバーの固定、ビームタイム中のス
ケジュールについては伊藤さんがアイデアを出してみんなに知らせる
• エレキについては、秋以降にDESYに担当者を派遣、それまでは日本で手に入
る情報の収集、魚住がなるべく早く
• Simulationは伊藤さん、MPPC partは他の人（決める必要あり）、なるべく早く
• 解析コードはDESYにdata formatを教えてもらって、情報が手に入ったら誰かが
やる、それほど急がない。
The MPPC quality control
• Massive measurement of basic MPPC performance is necessary in advance
to use in the calorimeter module
• Measure some parameters with ALL the devices under temperature control
– C, V0 (Gain), Noise rate, I-V Curve, Cross-talk, (response curve, if necessary)
• Need to construct and maintain a dedicated system for this task
• The system should be able to measure 25-100 devices at once
– 100個/一回(3時間?)なら500個/dayで、HCALの時に数万個の測定にも対応できるが、
今回は25個/一回程度で十分か？
• 恒温槽, source meter,ノイズ/周波数特性のよいmulti channel AMP, まとまった
チャンネル数のscalerとADC等が必要
• 光の分配は全体を照らせばよさそう
• Systemを作るのにBeamtestで使用予定のMPPCサンプルがいくつか必要
• MPPC差し替え時の再現性、位置ごとの一様性をチェック
• 10個程度来てから一ヶ月程度で作って、500個来たらすぐ測定して信州大に送る
• MPPCのナンバリング…浜松にやってもらえればベスト、できなければ方法を
考える
To-do list for the basic MPPC study
• Red … high priority items
• Blue … items important but
not necessary to be done
until the beam test
• Fundamental properties and its temperature dependence
– Gain, Noise rate, I-V Curve
– P.D.E.
– Cross-talk .. Changes with bias voltage, and possibly with temperature
– Linearity (response curve)… Cross-talk changes the curve, so the curve can be varied with
bias voltage and temperature
– Recovery time .. It could change the response curve, too.
• Pixel-by-pixel / inside-pixel study with the microscopic laser
– Sensitive region and P.D.E. variation
– Gain variation
– Cross-talk
• Mid. / Long term stability
• Device-by-device variation of above items (over randomly selected 5-10 devices)
– Presumably order of pixel-by-pixel variation if the devices are taken from same wafer.
• Robustness - what kind of damages change the MPPC performance?
(light exposure / wrong bias voltage / physical shock / static charge / radiation / B-field )
– What happens if electron beam directly hits the MPPC?
• Figure out our solid goal of the MPPC performance with serious (physics oriented) simulation
studies (including / relates to optimization of CAL structure)
– Need to involve the MPPC performance into ILC simulation
• Device simulation
• Time resolution
• P.D.E. v.s. wave length (need to use facility @ Nagoya)
• B-field tolerance test
Some concerns with CALICE readout electronics and DAQ system
• Can we see the 1 p.e. peak well separated from pedestal even with the 1600 pixel
MPPC?
– The MPPC gain will be about several 105. The electronics have high-sensitivity
and low-noise enough?
– Watching the 1 p.e. curve all the time using the Niigata-type monitoring system
will be very important, because we need to know the MPPC gain (very sensitive
to temperature) to convert the ADC counts to the number of fired pixels.
– And we need to convert the number of fired pixels from ADC counts to correct
the saturation effect.
If we can not monitor the 1 p.e. peak at the beam test, we will need very careful
temperature monitoring and niigata-type gain monitoring with very stabilized light
yield. Even with them, we will have large systematics with the gain correction.
• How large is the amp gain?
• Does the ADC have enough resolution and dynamic range?
• Can the system operate the MPPCs with bias voltage ~ 70 V?
• How we set the bias voltage of all the individual channels? And how accurate?
Is it hard to adjust the voltage for all of 500 channels?
• How fast are the electronics system?
• Temperature dependence?
• DAQ and data format?
– Need enough information to prepare analysis codes in advance to the beam test.
• Best to get and test the actual system in Japan.
• Some information about the electronics can be found on CALICE web page.