Transcript メッシュμ-PICの安定動作と最適化に向けた研究

メッシュ付きm-PICの安定動作と
最適化に向けた研究
神戸大学
小林正治,越智敦彦,加納英朗,齋藤俊介,清水優祐,
田辺晃,本間康浩,松田慎司,村上浩太,守谷健司,吉田圭一
2008年3月23日 於
近畿大学
概要
•
•
•
•
•
•
•
はじめに
メッシュ実装
Ar:C2H6=50:50 でのガス増幅率測定
長期動作安定性試験
イオンフィードバック測定
まとめ
今後の課題
第63回年次大会
近畿大学
はじめに
m-PIC 図面
m-PIC
電場構造
• micro pixel chamber :m-PIC
– MPGDの一種で、アノード近傍の電場は強く、
カソードでは弱くなる構造。
– MSGCと比して放電しにくい。
メッシュ付き
電場構造
マイクロメッシュ
• メッシュ付きm-PIC
– 3次元電場構造を得られ、増幅領域を拡大す
ることができる。
• 104を超える増幅率を得られる。
第63回年次大会
近畿大学
Pitch:50mm
厚さ:5mm
メッシュ実装
• 実装治具の製作
• ナイロン糸(f:165mm)を
使ったサポーターでの
メッシュ保持
– メッシュとm-PICとの面平
行性実現
– 大面積m-PICへの対応
第63回年次大会
近畿大学
4.1cm
4.3cm
メッシュ付きm-PICのセットアップ
• HV
– アノード電圧 (Va) 600V～700V
– メッシュ電圧 (Vm)-100V～-300V
– ドリフト電圧 (Vd=Vm-300)
• プリアンプ
– ASD: 1V/pc
– 高ガス増幅率におけるサチレー
ション防止のため、5チャネルに信
号分散
• 動作ガス
– Ar: C2H6 =50:50 プレミックスガス
• Source: 55Fe
第63回年次大会
近畿大学
Drift plane
Ar:C2H6=50:50ガスでの増幅率曲線
Va- gain
gain
100000
Vm=-300V
Vm=-200V Vd=Vm-300
Vm=-100V
10000
1000
610
630
650 Va(V) 670
• 最大ガス増幅率
– 約54000。
第63回年次大会
近畿大学
690
710
○最大増幅率での波形
Va=700V, Vd=-600V, Vm=-300V
Pre Amp :ASD 0.2V/pc
長期動作安定性試験
• 増幅率10000付近にて24時
間安定した動作を確認。
– 目視中での放電の計数情報
はゼロ。
– 増幅率の最大値と最小値と
の変動は10%。
• ナイロン糸へのチャージアッ
プによる増幅率の大きな変
動は見られない。
relative
gain
1.40
Vm=-300V Va=620V Vd=Vm-300
1.20
1.00
0.80
– Count rate
• 測り始め 131Hz/cm2
• 終わり 138Hz/cm2
第63回年次大会
近畿大学
0.60
0
500
1500
1000
time　(minute)
イオンフィードバック測定
“negative”
• イオンのドリフト領域への漏
洩。
– TPCとして使用した際、ドリフ
ト電場に歪みが発生し、粒子
飛跡がぼやける。
– 漏洩度は少ないほど良い。
• メッシュ付きm-PICの場合は
イオンフィードバックは小さ
くできる。
– 数値シミュレーションによれば
1%程度。
– ピコアンペアメータで実測。
第63回年次大会
近畿大学
“negative”
“negative”
ピコアンペアメータの製作
• 高電圧系での微小電流測定を実
現。
– HV系統に直接接続する。
• 外界から隔離する。
– 微小電流漏洩防止のため、各素子
の絶縁特性を要求。
• 支柱端子、コンデンサ…
– ノイズ遮蔽。
○ドリフト電流測定
HV
pA
Drift plane
○アノード電流測定
第63回年次大会
近畿大学
○空中配線
HV
nA
Anode electrode
測定結果
• イオン収集率
=(ドリフト電流)/(アノード電流)
• 最小のイオン収集率は
0.8%程度であった。
– 電圧条件は
drift-mesh=100V/cm
Vm=-300V
Va=362V
• ドリフト電場大
→イオン収集率大、
メッシュ電圧大
→イオン収集率小
第63回年次大会
近畿大学
700V/cm
500V/cm
300V/cm
100V/cm
ガス増幅率~10000
まとめ
• メッシュを一様に配置したm-PIC を開発。
– 54000程度のガス増幅率を実現。
– 増幅率10000付近で24時間動作を確認。
• イオンフィードバック量の測定。
– ピコアンペアメータを製作し、ドリフト電流とアノー
ド電流を測定。イオン収集率0.8%が求められた。
第63回年次大会
近畿大学
今後の予定
• 他の動作ガスの研究。
• 20000程度の増幅率下で、1ヶ月を超えるよう
な長期安定試験。
• 高輝度状況下での動作試験。
• イオンフィードバック量を更に減少させる条件
を求める。
– 動作電圧条件。
– 厚さ20mmのマイクロメッシュでの試験。
– メッシュの配置。
第63回年次大会
近畿大学