Transcript MPPCの光子検出効率の測定

MPPCの光子検出効率の測定
２００６年９月１９日（火）
検出器ミーティング
山﨑秀樹
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イントロダクション
測定セットアップ
再現性のチェック
光量分布の測定
まとめと今後の予定
光子検出効率
• 光子検出効率. … Photon Detection Efficiency (P.D.E.)
センサーに１光子が入射したときにそれを検出する確率
PDE  QE  
QE
geiger

pixel
•量子効率 １フォトンが入射したときに電子・ホー
ル対が生成される確率

gaiger
•生成された電子・ホール対がガイガー放電を起こ
す確率

pixel
•受光面に対するピクセルの占める面積の割合
PDE測定方法
• LEDの光量の絶対値を知るのは困難
• PMTとMPPCでそれぞれ測定した光電子数を比較し、
P.D.Eを算出する
P . D . E . MPPC 
Npe MPPC
Npe PMT
 QE
PMT
• PMT、MPPCそれぞれに対して同じ強さ/量の光を
入射できるシステムが必要
• 光線のスポット径を十分小さくする必要がある
– MPPC受光面 … 1 x 1 mm
– PMT光電面 … 直径 5 cm
測定セットアップ
PMT
Y 交換可能
Z
⊗
X
移動可能
•MPPCステージはx-y平面内で
1 mm精度のスキャンが可能
•光源、MPPCステージはz方向
に動かすことが可能
MPPCステージ付けはずしの再現性
MPPCを取り付けてあるステージの取り外しと再取り付けで
の再現性のチェック
・一回目
Vbias = 70 V
・二回目
・三回目
・四回目
・五回目
再現性は確認できた
光量分布の測定
• MPPCとPMTでそれぞれ測定された光電子数を
比較するのに、両者への入射光量は同じでなけ
ればならない
• MPPCの受光面の大きさは1 x 1 mmなので
入射光線はそれ以下の大きさでなくてはならない。
• ピンホール径は0.5 mmだが、光が広がって
MPPC受光面からはみ出していないか確認する
必要がある。
→ PDE測定に入る前に、MPPCを動かして
光量分布の形を測定
×50
光量分布の測定（２次元Scan）
×50
1 mm四方の光量が変化しない領域が見られる
→ MPPCの受光面の形が見えている
各点でのＡＤＣ分
布
光源からの距離を変化させての１次元Ｓｃａｎ
→ LED
MPPC
Ｘ軸方向Scan
Pin
hole
L
Ｙ軸方向Scan
L
・L=0cm
・ 2 cm
・ 4 cm
・ 6 cm
・ 8 cm
×25
×25
•立ち上がり ～ 0.5 mm 平坦な領域 ～ 0.5 mm
•光源からの距離を変化させても、光量分布の幅が変化しない
•光のスポット径は0.5 mmという仮定と矛盾しない
ピンホールからの距離を変化させての一次元Ｓｃａｎ
MPPC
Ｘ軸方向Scan
M
Pin
hole
→ LED
Ｙ軸方向Scan
・M=0cm
・ 2 cm
・ 3.3 cm
・ 5.3 cm
・ 7.3 cm
×25
×25
•Ｘ軸方向の結果では、光軸とステージのＺ軸が傾いているようだ
•立ち上がりの傾きが距離と共にゆるくなっている
•平坦な領域の両端がなまっていっている
まとめとこれからの測定
まとめ
• MPPC⇔PMT取替えの再現性は確認された
• 光のスポット径は0.5 mmで、MPPC受光面に
比べて十分小さく、PDE測定に問題ない
今週の予定
• PMTと測定光電子数を比較してP.D.Eを算出
• バイアス電圧依存性の測定
• 恒温漕を使用しての温度依存性の測定
backup
φ５
入光 部拡 大図
１
φ１０
（穴径 φ ０．８ のものも用意する）
φ ０．５（スリット穴径）
２４０
（Ｓ＝ ２ 倍）
３９５
１０ｆ
１０ｇ
１０７
１０６
１０６
１０１
１０ｈ
１０ｈ
１０９．５
（Ｍａｘ）
９ （Ｍｉｎ）
３８
φ ３０
８８
φ ３０
Ａ
７０
６０
８８
４０
φ ３０
１０ｉ
１５０
φ１０
Ａ
１０４
９
９
断面 Ａ Ａ
１２
φ １ （ウェブレングスシフターファイバー）
テストベンチ ＣＡＤ図
１０ｅ
１０５
１０３
１０ｃ
１０２
１０ｄ
１０ｂ
１０ａ
部品リストは、別紙に記載。
備
考
－
－
符 号
名
設
計
製
図
検
０６０７１４
ス ズノ技 研株 式会 社
認
－
１
－
称
材 質 数 量
備
尺 度
図 －
１
／２ 名 ベ　ー　ス
図 １８Ｗ－Ｙａ０７１０－０１－１００
番
考
再現性（二次元Ｓｃａｎ）
複数回ステージを取り外し同じ領域で
動かしてみる
一回目
二回目
同じ領域を複数回測定しても光量分布はあまり変化し
ないようだ→再現性が確認された
三回目
ＳｃａｎＳｔａｇｅ
（光源を移動した時の二次元Ｓｃａｎ）
光源を最も遠ざけた時
光源を最も近づけさせた時
光量は変わるが光量分布はあまり変化しないことが判る