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Saturation Effect of MPPC in Calorimeter

Saturation Effect of MPPC in Calorimeter. Kobe University　 Susumu Hayashi. Introduction. カロリメータで検出されるフォトン数が、 MPPC の Pixel 数の上限によって Saturation を起こしてしまう Pixel 数と Saturation の関係をみたい. ECAL ３０Layer. HCAL ５０Layer. 2 m. 2 m. ｙ. ｘ. ｚ. Simulation setup. ECAL（W3mm+scinti2mm）x30Layers　26Xo

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Saturation Effect of MPPC in Calorimeter

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Presentation Transcript

  1. Saturation Effect of MPPC in Calorimeter Kobe University　 Susumu Hayashi

  2. Introduction • カロリメータで検出されるフォトン数が、MPPCのPixel数の上限によってSaturationを起こしてしまう • Pixel数とSaturationの関係をみたい

  3. ECAL ３０Layer HCAL ５０Layer 2m 2m ｙ ｘ ｚ Simulation setup • ECAL（W3mm+scinti2mm）x30Layers　26Xo • HCAL(Pb20mm+scinti5mm)x50Layers 6interaction length • Scinti cell size 1cmx1cm • Total pixel number 3200000pix(40000pix x 80Layers) • 磁場は３T（ｘ方向） Simulator • Geant4.6.2 • Range cut: 50 μm • Hadron physics list • Hadron Physics LHEP Particle 　　　◆ 模式図 2.1m 座標の設定

  4. フォトン数の求め方 • <Npix> = Nmax(1-exp(-<Nph>/Nmax))・・・① • Nmax : MPPC の総Pixel数 • Nph :　入射したフォトン数 • Npix : MPPCで反応したフォトン数 • <Nph>=<Nph>MIP×ΔE/<ΔE>MIP・・・② • <Nph>MIP:MIPが落とすフォトン数

  5. エネルギー分解能の求め方 • σE/E 　σN/N : ヒストから得たMean、Sigmaをそれぞれ　　　　σN、Nとする

  6. Procedure • G4でgammaを打ち込みΔEの情報を取ってくる • 1000イベント生成 • ΔEを②式に代入し<Nph>を得る(No saturation) • <Nph>MIP=5,<ΔE>MIP=0.25とした <Nph>を①式に代入し<Npix>を得る • Nmaxを400,1600,6400に想定した • Gamma のエネルギーごとにカロリメータの検出した全フォトン数のヒストを作る • ヒストからMeanとRMSを得てグラフにプロットする • ③式に代入しエネルギー分解能を求める

  7. No saturation 400pix 6400pix 1600pix 1GeV gamma(1cm×1cm)

  8. No saturation 400pix 6400pix 1600pix 250GeV gamma(1cm×1cm)

  9. No saturation 6400pix 1600pix 400pix Nph<MIP>=5(1cm×1cm)

  10. Resolution(Nph<MIP>=5,1cm×1cm)

  11. Resolution(Nph<MIP>=5,2cm×2cm)

  12. Resolution(Nph<MIP>=5,1cm×4cm)

  13. Summary • 2cm×2cmタイルや1cm×4cmストリップではタイル（ストリップ）ごとの光量が、1cm×1cmのセルに比べて大きくなるので、サチュレーションがひどくなる • 良い分解能を得るためには、6000pixel程度必要であると考えられる

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