Transcript 放射線耐性 10 11 neutrons /cm 2 /year

HPK訪問報告
S. Uozumi
May-29 2008 ScECAL meeting
•ILC
•T2K
•Belle
•その他
•まとめと今後の方針
•宇宙線実験からの提案は割愛。
全てのトラぺはhttp://kds.kek.jp/conferenceDisplay.py?confId=1268にあります。
ILC - 今年度の予定
• 2008年9月に行われるビームテストに向けたMPPCの研究
– ~2500チャンネルからなるカロリメータプロトタイプを
製作し、より高エネルギーの粒子を用いて性能を評価
する予定。
– 2500のMPPCの性能ばらつきをおさえておく必要がある。
特に今回は応答曲線のばらつきも重要。
• 全数についてゲイン、ノイズレートを測定
• 100サンプル程度について応答曲線を測定、ばらつきを評価
– 同時に、応答曲線自体の理解も重要。
• MPPCの応答シミュレーション
• クロストーク、アフターパルスの影響
• 長期安定性、耐久性も今年度のうちにおさえたい。
• 放射線耐性の研究
ILC - 20サンプルの応答曲線のばらつき
20 samples
Mean: 2072
RMS : 44.25
(~2%)
有効ピクセル数
• 筑波大で測定中、よく揃っているようです。
• ~2%のばらつきは、大部分が測定自体の誤差によるもの？
• 測定系の改良をした上で、~100サンプルを測定する予定
ILCグループからの中期的な要望
カロリメータでの使用のためには、正確な光量測定が安定してできる
センサーを目指したいです。
1. ダイナミックレンジの増大
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–
2.
3.
4.
5.
開口率を極力保ちつつピクセルサイズを小さくする方向が望ましいです。
1.2 x 1.2 mm2に 4000~5000 ピクセル程度を目標にしたいです。
ブレークダウン電圧の温度依存性の改善
光子検出効率の電圧依存性の改善
放射線耐性の改善
性能の個体ばらつきの改善
現在のピクセルサイズ a = 25 x 25 mm2
Sensitive region : 0.2 a … 現状の半分になってしまうとGain,PDEが厳しい
Resistor
: 0.2 a … reducible?
Al bias line
: 0.1 a
Not used
: 0.1 ~ 0.2 a … reducible ?
Other structures : 0.3 ~ 0.4 a … some parts reducible?
合計サイズ0.6a = 20 x 20 mm2にできれば 2500 ~ 2600 pixel / 1mm2
センサー面積を1.4x1.4 mm2 程度にすると ~ 5000 pixelが可能？
-> ピクセルサイズを小さくする努力はするが、難しい。
面積を大きくする方が間違いない。
または、6角形pixelが有利？ -> そうでもない。
T2K
• 安定供給の念押し
• 世界各地で進行中の大量測定の経過報告
• 現在のところ順調で、T2KによりはじかれたMPPCはゼロ
Belleライトガイドを接続した性能評価
5mm角領域の集光能力
収集効率（CE）測定
laser
ＮＤ filter
Pin hole
ライトガイド
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ピンホールから絞った光でLG上をスキャン
ライトガイドが有る時と無い時で同光量を照射
エントリー数を比較
ライドガイド全面の
収集効率の平均
MPPC
Stage Read out
恒温槽
 80  5 %
3mm角MPPCで5mm角領域の光
を集光する事に成功！
全面の収集効率は８０％である。
2015/10/6
修士論文発表 N研 山岡美緒
7
Belle - 要求・検討事項
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ノイズ低減化
冷却システム
放射線耐性
最適化
< 1/5 できれば < 1/10 (3x3mm2)
< 0deg. (ノイズが減らないなら）
1011 neutrons /cm2/year
– サイズ 1x1mm2 or 3x3mm2 (値段？）
– 構造
PDE とノイズの兼ね合い
• パッケージング
– 1x1mm  2.5x2.5mm以内、 3x3mm  5x5mm以内
– LG との隙間は最小にしたい。
– アレー化の予定、レンズ付パッケージの可能性？
その他
• 放射線耐性
– 1600 pixel MPPCについて報告された結果は生野君がこれまで見せたも
のと同じ。
– 耐性を上げる努力はするつもりである。しかし、特に中性子に対する
耐性の向上は難しいかもしれない。
• デバイスシミュレーション・波形解析
– シミュレーションに必要な情報を提供してほしい。-> 検討する。
– 浜松でも電場計算くらいのシミュレーションはしている。
しかしスパイクの再現はできていなかった。
• 宇宙線実験利用への提案
– どのような性能が必要か提案があった。
– やはりノイズを抑えつつ大面積＆高PDEが必要。
– 方向性は他実験での要求と一致する。
• 測定器開発室の活動まとめ
– 波長変換ファイバーMPPC読み出しの実用化
– HPK、実験グループ、開発室の役割分担
• やりのこしたこと
– 放射線照射耐性の統合的理解
– 中性子、陽子、γ線、炭素
– 長期安定性
– 多チャンネル読み出しシステム
– 大面積化（低ノイズ化）
Rdphotonとの今後の研究の進め方
（HPKに対する要望）
– 開発サンプル提供と情報交換
– 従来通りサンプルの提供、３～６ヶ月に一度、情報交
換し、ユーザからのフィードバックをかける。
– モジュール化への取り組み
– 冷却素子、集光システム、読み出し回路
– デバイスの理解、改良のための提案、試作品の提供
– シミュレーションによる詳細な理解
– 新しいアイデアに基づく新機軸デバイスの可能性