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MPPC 中性子照射実験

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

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Presentation Transcript

  1. 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

  2. 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

  3. 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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

  4. 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)

  5. 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

  6. 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。

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. 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

  11. 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。

  12. 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。

  13. 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

  14. 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。

  15. 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]

  16. 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]

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. BackUp

  21. 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

  22. 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]

  23. （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

  24. Reference 20ns 200mV 1011 n/cm2 サンプル

  25. Reference 100mV 1010 n/cm2 サンプル

  26. Reference 100mV 109 n/cm2 サンプル

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