Transcript GEM foil

測定結果（8月）
2005年8月26日
The goal
GEM基本特性の概要理解
Outline


テストベッド
8月の測定結果（８/12～8/25）
Test chamber
Readout pad
GEM3層構造
GEM
Mesh
GEM foil
10cm
10cm
Fuchigami micro Co., Ltd. 製
GEM foil
穴は格子点に配置
φ = 70μm
CERN GEMとは異なる
5 μm
50 μm
5 μm
Polyimide
Cu
Readout pad
□15mm×15mm
36個＝6行×6列
1mm
Test chamberの構造
Pre-amp.
Readout pad (□15mm×15mm)
36個＝6行×6列
2 mm
GEM1
2 mm
Resisters
1MΩ×12
GEM2
2 mm
GEM3
5 mm
HV1
HV2
55Fe
(5.9 keV X-ray)
Test chamber
Test chamber
HV
HV
Pre-amp.
Test chamber
分圧器
1MΩ×12
線源
システム構成
NIM system
RPN220
Divider
Disc.
CAMAC system
Gate Gen.
Gate Gen.
CCNET
From the pre-amp.
GATE
GATE
BUSY
GATE
8
VETO
120 μs delay
ADC 2249W
GATE
Delay
100ns
11
P10ガスボンベ
出入口
東CH クリーンルーム
HV
GEM
クリーンルーム内
K2
FFAG
Test bed
P10ガスボンベ
出入口
HV
GEM
クリーンルーム内
グリーンの部分が
GEMグループの使用可能範囲
解決した問題
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
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低周期ノイズ
パルスノイズ
信号オーバーシュート
低周期ノイズ
数十Hz以下の周期
Readout pad
GEM1
4400pF
GEM2
1.5M
GEM3
RCフィルタを挿入
HV1
GEM1, GEM2に挿入することで効果あり
昨日（8/25）はノイズ観測できず
関係が無い線は省略してあります。
エイジングと関係？
パルスノイズ
RCフィルタ
チェンバーをシールドすることでノイズを除去
信号オーバーシュート
ポストアンプの回路
TL592Bの入力段
150
180p
VCC+
510
IN+
A
IN+
Pri-amp. へ TL592B
IN-
B
出力バッファへ
INA
B
VCC-
信号オーバーシュート
ポストアンプの回路
時定数を変更
150
TL592Bの入力段
180p
VCC+
510
IN+
A
IN+
Pri-amp. へ TL592B
IN-
B
出力バッファへ
INA
B
VCC-
信号オーバーシュート
RPN-220の時定数を変更(TL592BP)
70 ns
波高は約1/2になった
ED=1.0kV/cm
ΔVGEM=325V
ET=1.6kV/cm
EI=3.3kV/cm
改造前（Cあり）
Drift velocity of electrons
≒ 25μm/ns (at 3.3 kV/cm)
2 (mm) / 25μ(m/ns) = 80 ns
改造後（C無し）
測定
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

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
A sample of spectrum
Time dependence
ED dependence
EI dependence
ET dependence
測定環境と用語
GEM1
GEM2
GEM3
EI
Induction field
ET
Transfer field
ET
Transfer field
ED
Drift field
HV1
Gas: P10 (Ar:CH4=90:10)
55Fe
(5.9 keV X-ray)
HV2
A sample of spectrum
ED=1.0kV/cm
ΔVGEM=325V
ET=1.6kV/cm
EI=3.3kV/cm
Sigma/Mean=9%
FWHM=21%
Pedestal: 44.8
Mean = 533.8
値はガウスフィットした結果を使用
Time dependence of gain
ED=0.4kV/cm
ΔVGEM=317V
ET=1.6kV/cm
EI=1.6kV/cm
ED dependence
ΔVGEM=317V
ET
=1.6kV/cm
EI
=1.6kV/cm
EDが高いとゲインは下がる
CERN GEMとほぼ同じ結果
Comparison three spectra
Number of Events
ΔVGEM=317V
ET
=1.6kV/cm
EI
=1.6kV/cm
ED=0.2kV/cm
ED=1.6kV/cm
ED=3.2kV/cm
ADC counts
EI dependence
ΔVGEM=325V
ED
=1.0kV/cm
ET
=1.6kV/cm
ET dependence
ET依存性が小さい
ΔVGEM=325V
ED
=1.0kV/cm
EI
=1.6kV/cm
参考値
（サンプル数が少ないため）
ΔVGEM dependence
Avalanche multiplicationによる増幅
イオン化確率が電子のエネルギーに比例
指数で増加
ED=0.7kV/cm
ET=1.5kV/cm
EI=1.5kV/cm
ED=0.6kV/cm
ET=1.6kV/cm
EI=1.6kV/cm
ED=0.4kV/cm
ET=1.7kV/cm
EI=1.7kV/cm
測定結果のまとめ

Spectrum
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Time dependence


CERN GEMとほぼ同じ結果
EI dependence


大きな依存は無い
ED dependence


FWHM=21%のピーク
CERN GEMとほぼ同じ結果
ET dependence

依存が小さい（ほぼ一定）
Pulse shapes
傾きが変わるパルスがある
Multi channel readout
4chs. を
デジタルオシロで観測
ch4
ch2 ch1 ch3
チェンバーを上から見た
Signal wave forms #0
Left
Right
Up
ED=1.0kV/cm
ΔVGEM=325V
ET=1.6kV/cm
EI=3.3kV/cm
Signal wave forms #1
立上がりの傾斜が変化
Left
隣接chでも信号検出
Right
Up
ED=1.0kV/cm
ΔVGEM=325V
ET=1.6kV/cm
EI=3.3kV/cm
Signal wave forms #2
Left
Right
Up
ED=1.0kV/cm
ΔVGEM=325V
ET=1.6kV/cm
EI=3.3kV/cm
Spectrum
GEM
Pad
複数パッドから信号が検出される
Pedestal: 44.8
ED=1.0kV/cm
ΔVGEM=325V
ET=1.6kV/cm
EI=3.3kV/cm
Signals from a GEM foil
To the pre-amp.
1.5M
1.5M
1.5M
4400pF
RCフィルタ
GEMの静電容量＝約3900pF (εr=2.2として)
ここの項目に直接関係が無い線は省略してあります。
HV1
Signals from a GEM foil
信号取り出し回路
RCフィルタ
Pulse shape
From a GEM foil (readout-pad side)
From a readout pad
今後の課題
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GEM foilからの信号を反転して読み出し
絶対ゲインの測定
測定点を増やした詳細な測定
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各HVを独立に供給
多チャンネル読み出し