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
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
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
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
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
各HVを独立に供給
多チャンネル読み出し