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Status of PMT test for experiment.

Status of PMT test for experiment. 문 승현 , 김 영덕 , 전 은주 , 마 경주 , 강 운구 , 김 수봉 1 , 김 현수 1 , 박 강순 1 , 박 정식 1 , 신 경하 1 , 이 재승 1 , 최 선호 1 , 황 원석 1 , 공 대정 2 , 김 동희 2 , 김 우영 2 , 스테파냔 사무엘 2 , 서 준석 2 , 칸 아딜 2 , 김 안드레이 2 , 박 인곤 3 , 박 명렬 4 ,

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  1. Status of PMT testfor experiment. 문 승현, 김 영덕, 전 은주, 마 경주, 강 운구, 김 수봉1, 김 현수1, 박 강순1, 박 정식1, 신 경하1, 이 재승1, 최 선호1, 황 원석1, 공 대정2, 김 동희2, 김 우영2, 스테파냔 사무엘2, 서 준석2, 칸 아딜2, 김 안드레이2, 박 인곤3, 박 명렬4, 안 정근5, 이 효상5, 권 은향6, 김 동현6, 박 차원6, 백 승록6, 유 인태6, 최 수용6, 최 영일6, 김 성현7, 김 재율7, 주 경광7, 임 인택7, 장 지승7, 정 인석7, 오 영도8 DANILOV N.9, KRYLOV Yu10, NOVIKOVA G.10, YANOVICH E.10 세종대학교.  1서울대학교.  2경북대학교.  3경상대학교.  4동신대학교.  5부산대학교.  6성균관대학교.  7전남대학교.  8포항공과대학교.  9IPCE.  10INR.

  2. Contents 1. Geomagnetic effect - Theta dependence - Phi dependence 2. Single Cable Base - Replacement of Two cables (HV + Signal) Base to minimize the number of cables. 3. Signal Loss with 10m HV Cable

  3. 1. Geomagnetic effect on PMT Motivation • 지구자기장이 PMT Gain에미치는 영향을 조사 • UCLA, Pierre-Auger report • - PMT Gain이지구 자기장의 수직방향뿐만 아니라 수평방향에 대한 의존도가 있음 측정 방법 (Single Photon Measurement) • 수직 측정 : PMT를 수직 방향으로 90도씩 회전시키면서 측정 • 수평 측정 : 자북을 기준으로 수평방향으로 30도 간격으로 변화시키면서 시계방향으로 측정 • - 각 방향에 대해 FADC Charge Area 평균을 구하고, 각 방향이 평균값에서 얼마나 떨어져 있는지를 비교.

  4. Setup for Phi dependence S (North pole) B -E PMT Photo Cathode B Earth -E -E -e -E ANODE (south pole) N ( 10 -4 T = 1 Gauss ) B E B //E • Geomagnetic field may affect the PMT gain

  5. 34.1 31.7 Result for Theta dependence Hamamatsu R7081 PMT Single Photon Measurement About 7% difference has been measured between perpendicular and parallel direction.

  6. UCLA, Pierre-Auger report 실험 셋업 PMT <Side of view> • 최대 약 12% 차이 • 지자기 방향에 대한 charge area variation을 확인하고자 하는 것이 목적

  7. Setup for Phi dependence Dark box 측정 방법 • HV : 1500 V 에서 LED를 2번 측정 (각 측정마다 100,000 events data) • - 첫번째 측정은 자북을 기준으로 30도 간격으로 변화시키면서 시계방향으로 측정 • - 두번째 측정은 각 30도 간격의 방향에 대해 랜덤하게 측정 • 2. 12개 방향에 대해 FADC Charge Area 평균을 구하고, 각 방향이 평균값에서 얼마나 떨어져 있는지를 비교. 180o Photo Cathod 270o 90o First dynode 0o Anode 360o

  8. Result for Phi dependence Overlap two plots (30도, 180도) Angle vs. Charge Difference X 축 : FADC Charge Y 축 : # of events Q1 mean= 59.8 X 축 : 각도 (0도 ~ 360도) Y 축 : FADC Charge 평균에 대한 Difference Q1 mean= 62.8 • Conclusion for Phi dependence • HV 1500V에서 지자기 방향에 대해 최대 약 7%정도의 차이를 보임. • (Pierre-Auger : 12% @ 950V, 106 gain)

  9. 2. PMT test with Single cable base • PMT - Hamamatsu R7081, 10 inch - LED를 이용 single photon 측정 • PMT Base - 검출기별 350개의 PMT 셋업에서 케이블 수를 최소화 하기 위해 Single cable base를 도입 - 3.3 MΩ(HV+signal), 12.7 MΩ(Single cable) - Single cable base를 이용한 PMT gain 측정 - HV + signal Base와 결과 비교

  10. Single Cable Base Test Setup

  11. Single Cable Base Signal R15 저항(50Ω)은 임피던스 매칭때문에 연결되어있는 것으로 생각되며, 이 때문에 시그널이 절반 정도는 줄어들 수 있음.

  12. Single pe gain @ 1600V Result 1. 3.3MΩ : 40% loss, 12.7M Ω : 58% loss 2. In order to compensate for the loss of charge signal, HV is increased. 3. Long term test needed.

  13. 3.Signal Loss with 10m HV Cable • DAQ : 100MHz FADC • HV : 1650V and 1700V • HV cable : RG-303, 10m • PMT base : 12MΩ Single cable base • How to test : Taking data with and without the 10m RG-303 cable. 10m RG-303 HV cable

  14. 1650V (0.128mA) w/o 10m cable Mean : 33.8 (±0.14) Sigma : 10 (±0.17) X axis : Charge area Y axis : # of events w/ 10m cable Mean : 28.1 (±0.2) Sigma : 10.2 (±0.3) Ratio : 0.83

  15. 1700V (0.132mA) w/o 10m cable Mean : 39.2 (±0.2) Sigma : 12.9 (±0.2) X axis : Charge area Y axis : # of events w/ 10m cable Mean : 35 (±0.2) Sigma : 12 (±0.3) Ratio : 0.89

  16. Summary 1. Geomagnetic effect on PMT - Theta 와 Phi 방향에 대해 모두 약 7%의 차이를 나타냄 2. Single Cable Base - PMT의 케이블 수를 최소화 하기 위하여 도입 - HV + Signal Base를 Single Cable Base로 교체 시, 시그널이 약 58% 가량 줄어드는 효과가 있음. 3. Signal Loss with 10m HV cable

  17. Single base 12.7MΩ @ 1650V 1 p.e mean : 32.99 (± 0.11) Sigma : 12.06 (± 0.11) Peak to valley : 0.23 X axis : FADC Channel Y axis : # of events In order to compensate for the loss of charge signal, HV is increased.

  18. Back up 3.3MΩ HV + signal cable base

  19. 1700V 1700V w/o 10m cable Accumulated Single Event Accumulated Single Event 1700V w/ 10m cable

  20. 1650V 1650V w/o 10m cable Accumulated Single Event Accumulated Single Event 1650V w/ 10m cable

  21. HV Cable Bundle

  22. Silicon Shielding Layers 고무 찰흙 RTV 투명 RTV Black을 구입하여 대체 Black Silicon RTV 투명 ~45mm 60mm

  23. Black RTV (Shin Etsu) Paste High 출처 : http://www.shinetsusilicones.com http://www.shinetsu.net/default.asp Medium Low

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