Transcript MPPC の出力が線形であると [ pe ]

1600-pixel MPPC の応答曲線
夏の学校 2007.8.23
筑波大学 須藤裕司
山崎 生野 高橋
GLDCAL グループ
ILC計画
(International Linear Collider)
重心系1TeV e- e+ 衝突型線形加速器
Motivation
• Higgs粒子の発見・精密測定
• top quarkの精密測定
• 超対称性粒子のような標準理論を
超える物理の探索
ILC カロリメータ
• シンチレータとタングステンの
サンプリング型カロリメータ
• Z,W粒子を2ジェットで再構成した質量
により区別するための、高いエネル
ギー分解能が必要
• Particle Flow Algorithm (PFA)
を用いる
• ストリップシンチレータを交差するよう
積層し、細分化
• 膨大なチャンネル数 (~1千万ch)
• ~3Tの磁場中で使用
電磁カロリメータ
吸収体：W
吸収体W
2mm
光検出器
波長変換
ファイバー
シンチレータ
• PMTに代わる小型・安価・磁場に強い
光検出器が必要
10mm
40mm
Multi Pixel Photon Counter : MPPC
浜松ホトニクスと共同で研究開発
している、半導体光検出器。
アバランシェフォトダイオードを
多数並列に接続した構造。
それぞれにセルフクエンチング
するための抵抗が付いている。
センサーサイズは
1×1mm, 3×3mm
25μm, 50μm, 100μm
応答曲線の測定 (1600-pixel MPPC)
前年度までの測定から
pixel 数を超えた信号を出力
→ MPPC は回復が早く応答は
光信号の時間幅に依存する
と考えられる
今回は
MPPC の回復について調べ
応答曲線について研究を進めた
1600
MPPC の recovery time 測定
• 型番 : S10362-11-025U ( 1600-pixel 2006/12 )
•LASER と LED をほぼ全てのpixel が出力する程度の光量
で連続して光らせた
•Vbias -71.0V, -71.5V, -72.0V
ps light
pulser
Set-up
Thermostatic
chamber
LASER
MPPC
Clock
generator
Dt
Delay
LED
LASER
• wave length 408 nm
Function
generator
• pulse width 52 ps
LED
• wave length 470 nm
90 92 94 96 98 100 102
[ ns ]
t=0
Oscilloscope
LASER
LED
8ns
LASER & LED
(LASER & LED) - LASER
%]
output
MPPC
for LED[light
output
MPPC
Recovery time の Vbias 依存性
fit function
Δt [ ns ]
• recovery time (τ)はVbias に依存しない
Recovery time
• recovery time ~ 4 ns
応答曲線の測定
• LED への入力信号の時間幅 8, 16, 24ns
（立ち上がり・下がり0.67ns）
• Vbias 70.3, 71.5, 71.9, 72.7V ( 時間幅16ns )
set up
MPPCの応答：LED への入力信号幅２４ns
Clock Generator
thermostatic chamber
PMT
LED
Function
λ~410nm
Generator
Gate Generator
MPPC
（25℃）
ADC
MPPC
PMT
応答曲線の入力信号の時間幅に対する変化
MPPC の出力が線形であると
仮定した場合の光電子数
• 応答曲線の形は入力信号の時間幅によって変化する
• 時間幅が広いほど、saturation の具合は緩やか
[ p.e. ]
Deviation [ ratio ]
Deviation [ ratio]
出力が線形であると仮定した場合
からのずれ
MPPC の出力が線形であると
仮定した場合の光電子数
[ p.e. ]
MPPC の出力が線形であると
仮定した場合の光電子数
• ~ 200 p.e. まではほとんど線形な応答
[ p.e. ]
Vbias 依存性の測定
MPPC の出力が線形であると
仮定した場合の光電子数
• 応答曲線はVbias に依存しない
[ p.e. ]
Deviation [ ratio ]
Deviation [ ratio ]
出力が線形であると仮定した場合
からのずれ
MPPC の出力が線形であると
仮定した場合の光電子数
[ p.e. ]
MPPC の出力が線形であると
仮定した場合の光電子数
• ~ 200 p.e. まではほぼ線形
[ p.e. ]
Summary & plan
Summary
•1600-pixel MPPC の recovery time と
応答曲線について測定を行った。
• recovery time にVbias 依存性はなかった。
recovery time ~ 4ns
• 応答曲線の形は入力信号の時間幅に依存し、時間幅が広いほど
saturation の仕方が緩やかであった。
Vbias に依存しない。
~ 200 p.e. までほぼ線形。
Plan
• プラスチックシンチレータとWLSFの組み合わせで測定を行う。
Backup
Input pulse width 8ns (to LED)
Input pulse width 16ns (to LED)
Input pulse width 24ns (to LED)