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報告０８０７１０
東大 ＩＣＥＰＰ 森研
Ｍ２ 金子大輔
フォトマルゲインの見積もりについて
PMTのゲイン評価
LED入力があるときのPMT出力のバラつきは、
LED出力の無いペデスタルをσ0とすると
2

2
0 
2
ADC
N
ＡＤＣはadcカウントの数 Npeは光電子の数
p .e .
ここでADCの平均値とNpeの間には以下の関係が成り立つ
N
p .e
e  G  C  ADC
CはＡＤＣ1カウントの電荷で0.25pC
ので、ADCカウント数の分散とPMTのゲインの間には以下の関係がある

2

2
0

ADC
C
e G
Gain 
C
 p (1)  1 . 56  10  p (1)
6
e
↑ σ2－ADC プロットの傾き
キセノンチェンバー内の配置図
PMT1
LED
PMT
PMT
PMT2
TPC Pad
a source
今回測定時の配線
ゲートとシグナルの様子 →
Function
← 1000[Hz] 方形波
Generator
RC
Discriminator
PMT1
Gate Generator
gate
ADC
LED
LeCroy
PMT2
2249A
今回の測定 ＠700V
←σ
の
２
乗
p(1)=4.49
p(1)=4.16
→ADC平均
前回よりかなり大きな値が出る←PMTの信号を分けていない
700Vにおいて PMT1番 7.00*10^6
PMT2番 6.48*10^6
前回測定時の配線
PMT1
Discriminator
ADC
PMT2
LED
RC
Function
Generator
Discriminator
Coincidence
gate
GateGenerator
前回測定時のデータ
PMTの電圧はともに700V
←σ
の
２
乗
p(1)=1.83
p(1)=2.00
→ADC平均
700Vにおいて、PMT1番 G=2.85*10^6
※ LED からの信号をTコネクタで分けていた
PMT2番 G=3.12*10^6
今回測定したPMTゲインのHigh Voltage依存性
PMT Gain Voltage Dependence
25
PMT1
PMT2
Gain ×10^6
20
15
試験表の値
10
5
0
600
650
700
750
800
Voltage
浜ホトからの試験成績表によるとこのPMTのゲインは800Vで 約9×106
およそ２倍に見積もられている
850
今回、前回の値の違い
前回：Ｔコネクタで分岐
2ch
前回
今回
700V
3.12
6.48

2

2
0

ADC
e G
今回：直接ＡＤＣ
約２倍違う
×106
において
C
シグナルの大きさが比例でk倍になると、
ADC
G 

C
e
   k
 k ADC


2
ADC

 k
C
e


なので
2
ADC
ゲインもk倍で見積もられることになる
コネクターで分岐させた場合の波形
パルスジェネレータからの
Ｔコネクタで分岐
シグナルを直接
片方をディスクリミネータへ
波高：3.50[V]
波高：2.34[V]
Ｔコネクターで分けた場合の波高の比：1.49
前回・今回のゲインの比：2.07
σ２、ＡＤＣ プロットの非線形性
680V
ＡＤＣの大きなところでは
σが線形よりも大きくなる傾向
ADC2に比例する項があるか
LED発光量のふらつき
PMTゲイン自体変化する
かも知れない
α線源からの信号測定
容器内部に取り付けたAm241（半減期： 432y）
のα線（5.4Mev）から発生したシンチレーション光を測定。
・計測数の見積もり
液体Xeのシンチ光1個当たり必要なエネルギー：
N photon  5 . 5  10 [ MeV ] / 23 [ eV ]  2 . 3  10
6
Q  N photon 

4
23eV
5
 260 [ pC ]
理想的な場合のADC出力(700V)： 1040[count]
光電面=2cm×2cm
5
 Q.E.  Gain  e  2 . 3  10  1 . 2  10
線源からPMT=5cm
2
 0 . 2  3  10  1 . 6  10
6
 19
測定時の配線
パルスと入力ゲート→
PMT1
Discriminator
Gate Generator
thr. : 25mV
width : 300ns
gate
ADC
LeCroy
PMT2
2249A
700Vでのα線カウント数
約170 counts
←
Ａ
Ｄ
Ｃ
カ
ウ
ン
ト
数
→電圧
700Vでの計算値は
液体Xeが汚れていることによる効果か？
1040 counts
幾何的な配置の影響？
大体一桁落ちている
ゲイン見積もりの不定性
σ2/mean から
Gain = 3.71×106
ガス純化（ゲッター）中のシンチレーション光の変化
キセノンガス循環用のポンプを動作させながら定期的にADCデータを取得
電圧730V、 ソースはアメリシウム線源、 配線は先の実験と同じ
ガスの流量は約2時間で容器内
の体積分が一巡する見積もり
今回の純化テストでは
ほとんどシンチレーション光の
強度は変化しなかった。
既に水・酸素等は既に十分少ない？
ゲッターの電源offだった可能性…
直後
1時間
2時間
4時間
まとめ
●
PMTの試験表のゲインの数値（800Vで約10^7）
（現在より詳しいデータを浜ホトに請求中）
●
今回純化装置を約4時間運転したが、光量の変化は見られない
今後の予定
●
TPCの信号をとにかく見る
新しく来たアンプでトライ
●
●
もう１個の予備のPMTでゲインを測定してみる
データ整理する方法
解析プログラムの改良（使いやすくする）
●
水をわざと入れてみる、本当にゲッター使えてるか。