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第 4 回 MPGD 研究会 : 「マイクロメッシュを用いた 高増幅率 m -PIC の開発」. 神戸大学 理学研究科 小林正治. 2007 年 12 月 14 日 於 大阪市立大学. 目次. はじめに Mesh- m -PIC とは何か? 使用するマイクロメッシュ メッシュ実装の進展 実装治具の製作 セットアップ 場所別増幅率の測定 P10 ガスと Ar:C 2 H 6 =50:50 ガスの増幅率の測定 長期動作安定性試験 まとめ 今後の課題. メッシュ実装. マイクロメッシュ. 50 m m. はじめに. メッシュなし.
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第4回MPGD 研究会:「マイクロメッシュを用いた高増幅率m-PICの開発」 神戸大学 理学研究科 小林正治 2007年12月14日 於 大阪市立大学
目次 • はじめに • Mesh-m-PICとは何か? • 使用するマイクロメッシュ • メッシュ実装の進展 • 実装治具の製作 • セットアップ • 場所別増幅率の測定 • P10 ガスとAr:C2H6=50:50 ガスの増幅率の測定 • 長期動作安定性試験 • まとめ • 今後の課題
メッシュ実装 マイクロメッシュ 50mm はじめに メッシュなし m-PIC 図面 • Mesh-m-PICとは何か? • マイクロメッシュをm-PIC 近傍に実装する。 • メッシュ実装により3次元の電場構造が得られ、増幅領域が増加する。 • 104を超える増幅率を得られる。 • 使用するマイクロメッシュ • 厚さ: 5mm • Pitch: 50mm • m-PIC のpixel pitch より十分小さい。
メッシュ実装の進展 • 前回はプラスチックフィルム2枚をm-PIC 両端に装着し、その上にメッシュを実装した。 • 実装範囲が線状に限られるため、実用性がない。 • 釣り糸を使ったサポーターでのメッシュ保持 • 釣り糸f:165mm • Meshとm-PICとの面平行性実現 • 大面積m-PICへの対応
実装治具の製作 構想図 治具完成写真 4.1cm • 釣り糸を等間隔に、機械的に固定。 • 各釣り糸に一様な張力を持たせた上でm-PIC上に密着。 • メッシュ接触回避のためm-PIC両端に釣り糸。 • 釣り糸を土台に接着し、 • 治具を釣り糸から切り離す。 • その上に、マイクロメッシュを実装する。 4.3cm
Mesh-m-PICのセットアップ • HV • アノード電圧 (=Va) • 500V~700V • メッシュ電圧 (=Vm) • -150V~-350V • ドリフト電圧 (=Vd) • -450V~-650V • プリアンプ • ASD: 1V/pc • 電荷有感アンプ:0.5V/pc • 動作ガス • P10ガス • Ar: C2H6 =50:50 プレミックスガス • Source: 55Fe
場所別増幅率一様性試験 • Mesh-m-PIC平行性確認。 • 各場所における増幅率曲線の一様性の調査を報告する。 1辺3cm no1 no2 no3
場所別増幅率曲線 • HV • VD =-500V • VM =-200V • プリアンプ • ASD: 1V/pc • Ar:C2H6=50:50ガス • 各場所の増幅率の変動はほぼ数%であった。
No 2 Va=660 ASD1V/pc Count rate: 199Hz/cm2 No 1 No 3 Va=660 ASD1V/pc Count rate: 192Hz/cm2 Va=660 ASD1V/pc Count rate: 223Hz/cm2 Count rateはNo 1においては20%程度の違い。 No 3 Va=620V
Ar: ethane =50:50 電荷有感 :0.5V/pc Vd=-650V Vm=-350V. Va= 650V P10ガスとAr:C2H6=50:50ガスの増幅率曲線 55Fe左側◆Vm=-150V (P10) ● Vm=-350V(50:50) ● Vm=-250V(50:50) ◆ Vm=-150V(50:50) • P10からAr:C2H6=50:50 ガスに換えたときの挙動を調べた。 • 増幅率20000以上での2時間にわたる動作を確認。 • 放電が2分間に一度程度起こる印加電圧を、Vaの最高値とした。
長期動作安定性試験 • HV • VD=-600V • VM=-300V • VA= 620V • プリアンプ • ASD 1V/pc • 増幅率15000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%。 • 釣り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。 • Count rate • 測り始め 131Hz/cm2 • 終わり 138Hz/cm2
まとめ • 実装の進展 • 製作した実装治具によってほぼ一様に実装できた。 • 場所別増幅率曲線比較 • 増幅率の違いは数%程度であった。 • P10ガスとAr:C2H6=50:50による試験 • 増幅率20000以上では少なくとも2時間、安定に動作した。 • 長期動作安定性試験 • 増幅率15000にて24時間動作を行った。 • 増幅率の変動は10%程度であった。
今後の予定 • 厚さ20mmのマイクロメッシュで同様の試験。 • 動作ガスの調査。 • 更なる高増幅率下での長期安定試験。 • ドリフト領域へのイオンフィードバック量の測定。 • 高輝度状況下での放射試験。