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MPPC 中性子照射実験. 検出器ミーティング 山崎秀樹 生野利典. Dose rate. Flux = 1.5×10 9 neutron/cm 2 /Wh (W = watt, h = hour) …… calculated MCNP ( Monte Carlo Neutron and Photon Transport Code System ) Code. 4 dose rate patterns ↓
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MPPC 中性子照射実験 検出器ミーティング 山崎秀樹 生野利典
Dose rate Flux = 1.5×109 neutron/cm2/Wh (W = watt, h = hour) …… calculated MCNP(Monte Carlo Neutron and Photon Transport Code System) Code 4 dose rate patterns ↓ 1.5×109 neutron/cm2 /Wh×12.5/60 h×1W =3.125×108 neutron/cm2 1.5×109 neutron/cm2 /Wh×12.5/60 h×10W =3.125×109 neutron/cm2 1.5×109 neutron/cm2 /Wh×12.5/60 h×100W =3.125×1010 neutron/cm2 1.5×109 neutron/cm2 /Wh×12.5/60 h×1kW=3.125×1011 neutron/cm2
測定項目(照射前後) • Gain,NoiseRateの測定 • I-V Curveの測定 • After Pulse の測定 • P.D.E(Photon Detection Efficiency)の変化量測定
照射後: Leakage Current 照射量の増加とともに、 漏れ電流も増加する。 (照射前のバラつきはマルチメータのオフセットのばらつきによるもの) 照射前、108/cm2 ,109/cm2,1010/cm2 ,1011/cm2 において比較。 Leakage Currentlog [-μA] Leakage Current [-μA] Vbias [-V] Vbias [-V] ○108/cm2 照射サンプル(照射前) ○109/cm2 照射サンプル(照射前) ○1010/cm2 照射サンプル(照射前) ○1011/cm2 照射サンプル(照射前) □108/cm2 照射サンプル(照射後) □109/cm2 照射サンプル(照射後) □1010/cm2 照射サンプル(照射後) □1011/cm2 照射サンプル(照射後)
Leakage Currentによるバイアス電圧の補正 in Current out ローパスフィルター ハイパスフィルター MPPC 47kΩ 47kΩ 0.47μF 10kΩ 0.1μF 0.1μF Leakage Currentによる電圧降下=合成抵抗 104KΩ×電流値 MPPCにかかるバイアス電圧=ソースメーターの印加電圧-電圧降下 このようにバイアス電圧を補正し、Gain Plotを作り直す 回路図
Gain(照射前) ●108n/cm2サンプル ●109 n/cm2 サンプル ●1010 n/cm2 サンプル ●1011 n/cm2 サンプル ● Reference 各サンプルには2~5パーセントのばらつきがある。
Gain(照射後) ●108 n/cm2サンプル ●109 n/cm2 サンプル ●1010 n/cm2 サンプル 1010 n/cm2サンプルに関しては、波高分布のFittingがよくない →χ2 が大きい またplotの点も少ない→エラーがでかい
Gain(照射後から追加測定) Reference 108 n/cm2 サンプル ●11/14 照射前 ●11/15 照射後 ●12/05 60度加熱前 ●12/05 60度加熱後 ●12/15 ●12/26 109 n/cm2 サンプル
Break Down Voltage (V0) ●108n/cm2サンプル ●109 n/cm2 サンプル ● Reference 1 11/14 照射前 2 11/15 照射後 3 12/05 60度加熱前 4 12/05 60度加熱後 5 2/15 6 12/26 V0はさほど変化してないようだ
Capacitance ●108n/cm2サンプル ●109 n/cm2 サンプル ● Reference このプロットでCapacitanceの変化を議論することが出来るだろうか?? 1 11/14 照射前 2 11/15 照射後 3 12/05 60度加熱前 4 12/05 60度加熱後 5 2/15 6 12/26
照射前:NoiseRate, Crosstalk率 ●108/cm2 照射サンプル ●109/cm2 照射サンプル ●1010/cm2 照射サンプル ●1011/cm2 照射サンプル NoiseRate [Hz] Crosstalk Probability Vbias [-V] Vbias [-V] NoiseRate(>1.5p.e.) [Hz] Vbias [-V] 今回照射した4つのサンプル照射前の時点で、 NoiseRate, Crosstalk率に多少のばらつきはある。
照射前:NoiseRate, Crosstalk率(Over V) ●108/cm2 照射サンプル ●109/cm2 照射サンプル ●1010/cm2 照射サンプル ●1011/cm2 照射サンプル NoiseRate [Hz] Crosstalk Probability Over V[-V] Over V [-V] NoiseRate(>1.5p.e.) [Hz] Over V [-V] 今回照射した4つのサンプル照射前の時点で、 NoiseRate, Crosstalk率に多少のばらつきはある。
照射後: Threshold Curve比較 109/cm2 1010/cm2 1011/cm2 109/cm2より多く当てたサンプルは0.5pe,1.5peのThr.を判断できない。 108/cm2
照射後: Threshold Curve比較(semi-log) 108/cm2 109/cm2 1010/cm2 1011/cm2 109/cm2より多く当てたサンプルは0.5pe,1.5peのThr.を判断できない。
照射後: NoiseRate ●108/cm2 (照射前) ●108/cm2 (照射後) ●108/cm2 (照射前) ●108/cm2 (照射後) ●108/cm2 照射サンプル(照射前) ■109/cm2 照射サンプル(照射前) ●108/cm2 照射サンプル(照射後) ■109/cm2 照射サンプル(照射後) 照射量によりNoiseRateは上がるが、 Crosstalk率に照射による 大きな変化は見られない。 照射前、108/cm2 ,109/cm2において、 NoiseRate, Crosstalk Probabilityを比較。 NoiseRate [Hz] Crosstalk Probability Vbias [-V] Vbias [-V] NoiseRate(>1.5p.e.) [Hz] Vbias [-V]
照射後: NoiseRate(OverV) ●108/cm2 (照射前) ●108/cm2 (照射後) ●108/cm2 (照射前) ●108/cm2 (照射後) ●108/cm2 照射サンプル(照射前) ■109/cm2 照射サンプル(照射前) ●108/cm2 照射サンプル(照射後) ■109/cm2 照射サンプル(照射後) 照射量によりNoiseRateは上がるが、 Crosstalk率に照射による 大きな変化は見られない。 照射前、108/cm2 ,109/cm2において、 NoiseRate, Crosstalk Probabilityを比較。 NoiseRate [Hz] Crosstalk Probability Over V [-V] Over V [-V] NoiseRate(>1.5p.e.) [Hz] Over V [-V]
照射後: NoiseRate(追加測定) (測定回) 0 :2007.11.14 照射直前 1 :2007.11.16 照射直後 2 :2007.12.05 60℃加熱前 3 :2007.12.05 60℃加熱後 4 :2007.12.15 5 :2007.12.26 ●108/cm2 照射サンプル Vbias=-77.5V近傍 108/cm2照射サンプルは、 多少揺らいでいるようだが、 照射以降に大きな変化は みられない。 109/cm2照射サンプルは、 照射直後は非常に大きいが その後回復がみられる。 →常温アニーリングが進んだ? ●109/cm2 照射サンプル Vbias=-77.5V近傍 NoiseRate [Hz] 測定回 NoiseRate[Hz] これらのNoiseRateは同時に測定した Ref.サンプルの値によって、規格化している。 測定回
照射後: Leakage Current(追加測定) (測定回) 0 :11.14 1 :11.16 2 :12.05 3 :12.05 4 :12.15 5 :12.26 漏れ電流は測定回(時間)とともに減少しているようにみえる Vbias=-75.5V近傍において比較。 ●108/cm2 照射サンプル ●109/cm2 照射サンプル Leakage Current [-μA] Leakage Current [-μA] 測定回 測定回 ●1010/cm2 照射サンプル ●1011/cm2 照射サンプル Leakage Current [-μA] Leakage Current [-μA] 測定回 測定回
まとめ • Gainは照射により、あまり変化していないようだ • NoiseRateは照射により上昇し時間が経過すると減少する、またCross-talkはあまり変化しない • Leakgae Currnetは照射により増加し、時間は経過すると減少する これからすること After Pulse P.D.Eの解析
NoiseRate補正 (測定回) 0~ :2007.11.14 照射直前 1~ :2007.11.16 照射直後 2~ :2007.12.05 60℃加熱前 3~ :2007.12.05 60℃加熱後 4~ :2007.12.15 5~ :2007.12.15箱蓋なし 6~ :2007.12.26 7~ :2008.01.12 8 ~:2008.01.12箱蓋なし(遮光強化) Ref. V= -77.5V近傍 NoiseRate [Hz] 測定回 Ref.にバラつきがある →Ref.の「0~ :2007.11.14 照射直前」の測定値で、各測定回の値を規格化した。 ※5~ はおそらく微量のライトリークが あったのではないかと予想。 (恒温槽の配線スポンジ部等)→失敗データ NoiseRate [Hz] 規格化前 V=108/cm2-77.5V近傍 測定回
照射前のバラつきはマルチメータのオフセットのばらつきによるものと考えている。照射前のバラつきはマルチメータのオフセットのばらつきによるものと考えている。 Leakage Current (照射前) Leakage Current [-μA] Vbias [-V]
(測定回) 0 :11.14 1 :11.16 2 :12.05 3 :12.05 4 :12.15 5 :12.26 Ref. Leakage Current (測定回変化) Ref. V= -77.5V近傍 Leakage Current [-μA] 測定回
Reference 20ns 200mV 1011 n/cm2 サンプル
Reference 100mV 1010 n/cm2 サンプル
Reference 100mV 109 n/cm2 サンプル