2008年度课题研究p6 μーpic班 - 宇宙线研究室 - 京都大学

1、2008年度課題研究P6 -PIC班,-PIC光電子増倍管用 放射線三次元測定,石神直大 澤野達哉 義川達人,March 11, 2009,CONTENTS,What is -PIC?（義川） Outline of our experiment（義川） 1st stage -PIC遊（義川） 2nd stage 2D-imaging入門（義川、石神） 3rd stage 3D-tracking&TPCmode（石神） Final stage 光道（澤野） Conclusion（澤野）,京都大学宇宙線研究室発検出器 高位置分解能 放電対安定 二次元画像装置,1. What is -PIC?,面,10cm (256ch),10cm(256ch),50m,400m間隔,検出面,拡大図,面,Anode,Cathode (GND),Anode、Cathode256ch適当sum情報各情報,ASD (Anode),ASD (Cathode),電子雲,-PIC、TPC動作原理（荷電粒子入射場合）,放射線,電子雪崩,電場,現行TPC電子（信号）電子到着時間,面,検出面,Ar+,Ar+,Ar+,e-,e

2、-,e-,電子雪崩,）,）,時刻差,時刻差,光,光電子 増倍管,信号,信号,本実験目標放射線電離（信号） 光発生時間,2.Outline of our experiment,放射線入場所分,線源55Fe109Cd 測定行,型 （90）-（10） 5mm（GEM面代用） 面-550V、検出面0V,3. First stage-PIC遊,GEM,-550V,-550V,検出面,0V,0V,550V,5mm,-PIC,PreAmp (Anode),PreAmp (Cathode),PC,波形取得概念図,CR,CR,No.31,32 （161ch192ch）,遅,VETO WANT,VETO GIVE,data,START,STOP,ASD(時定数16ns) Amplifier Shaper Discriminator,波形取得,FADC波形取得 決定 Area取得 （by ROOT）,決定,Threshold（Discri）,800s(Delay),STOP,Area,電圧（mV）,80,160,240,320,400,480,0,100,200,300,400,500,600,700,80

3、0,900,時間（nsec）,結果（図）,CuK 8.04keV,22.2keV,Escape 2.9keV,5.9keV,（80mV）,Background,55Fe,109Cd,結果（較正、分解能）,分解能(FWHM),2.96keV36.05.90keV31.9%8.04keV36.5%22.2keV29.7%,放電 電流状況芳,分解能良,較正,E=ax+ba=9.09103b=0.399,放射線入射(5.9keV) Ar電離 一次電子生成 (5900/26220個) -PIC増幅 （求） PreAmp増幅 （既知：700倍） GAIM AMP増幅 （設定：28倍） （700ch）,-PIC増幅率（55Fe場合）,結果：1400倍,Ar(90%)+C2H6(10%) 面-550V検出面0V,4. Second stage2D-imaging入門,-PIC,Memory Board X,Y,(T),PC,Memory BoardEncoder用2D-imaging原理,Cathode,Anode,pulse,pulse,ASD (Cathode),ASD (Anode),thres

4、hold,電子感知,X, Y, T,Encoder,Cathode,Anode,TPCMHz,鍵置imaging挑戦果？,結果,？,First stage放電対策結果、有効検出面積狭,色頑張、状況改善 新PIC再挑戦,新設備,内部設置、 位置特定2D-imaging行。,3D-tracking,前回型、 設備封切容器,？,封切容器内部,-PIC31号,封切容器(),容器 (上面5mm 側面10mm),銅線 （側面本）,10cm,（10M抵抗10設置）,10cm,10cm,容器内 入,芯使用中、放射性物質（ 232Th ）微量含,写真,Anode側 cm,Cathode側 cm,位置分！,5. Third stage3D-tracking&TPC,2D-imaging”深”加3D！,Encoder出力時刻情報電子検出面到達時刻 電子速度距離時刻差速度,速度4.2cm/sec （Ar(90%)-C2H6(10%)1atm、0.35kV/cm）,放射線 分子電離,軌跡沿、次 分子電離,電離電子、電場 検出面一定速度,T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,面電子到達時間,3D原理,軌跡,時

5、刻情報位置情報組合 飛跡！,Anodecm,10,Cathodecm,0,10,10,10,10,0,Anodecm,zcm,Cathodecm,10,0,10,Anodecm,zcm,0,Cathodecm,10,10,3D-tracking図,TPC,、波形取得 通常3D-tracking組合TPC、1波形位置 同時得個放射線飛距離関係議論,TPC概念図,preamp (Anode),-PIC,No.31,preamp (Cathode),時定数2ns,PC,Encoder,FPGA,Memory Board,HE 2687,LVDSNIM,GNN-221L,LVDSNIM,GNN-231L,8ch,波形,位置,VETO,STOP,TRIG,RUN,FIN,TPC設置図,封切容器,ASD,HV波形取得機器,TPC出力例,Anodecm,Casodecm,Anodecm,zcm,Cathodecm,zcm,Anodecm,Casodecm,zcm,線飛距離,by SRIM,Ar90%+C2H610% 1atm,線飛距離相関 上図期待,特辺消,散布図,飛程長(path)電荷量合計(ar

6、ea)散布図描 同時patharea描 event付近限 飛跡event除 （結果見較正）,相関概結果対応 分,従来TPC問題点 放射線飛跡絶対的 高情報得,6. Final Stage光道,光生成物理機構,封入励起分子基底状態 遷移光放出,Pure Ar場合 発光平均波長250nm,励起状態,基底状態,光,Energy,光高情報得,分子 電離励起,荷電粒子,PMT,時間差 高逆算,検出面,光電子増倍管,Anode側、Cathode側対面側 計所設置,PMT信号調,-PIC信号,信号,光 解析方法,PMT A,PMT B,信号取得 同 引続使用雪崩増幅光発生 最大2.5s PMT信号探,時間差 分布調,時刻差,Peak Time . s,付近 条件(X-Y投影面)抽出、 peak際立,高7.6cm付近 電子雲多生成,1.8 s 4.2 cm/s 7.6 cm,位置 辺？,高、 検出面約cm,最明位置（mm,mm,mm）,Z mm,X mm,X mm,Z mm,Y mm,Y mm,放射線3D ver.,実際位置比較,実際位置 検出面8cm高 2cm程度,結果大成功！ 次元位置 正特定！,比較,光用3D-tracking,X mm,Z mm,X mm,Z mm,Y mm,Y mm,Z mm,Y mm,X mm,飛跡見 再現,時刻差 再考,線源,検出面,前回調時間差,今回調時間差,線源近時刻差,検出面近時刻差,線源 位置与,前回時間差分布 線源位置与,線源近電子雲 検出面到達 時間差分布調,線源高定量的評価,Constant:3.16E+2 Mean:1.83E+2 Signa:1.73E+1,Fit with Gaussian,高7.69cm0.72cm,光検出効率,A,B,A and B,A or B,全体的検出効率 4060程度,放射線1 重心位置 VS 光 検出効率,7. Conclusion,-PIC用取得増幅率決定2D-imaging3D-tracking放射線飛程相関確認光用3D-tracking及3D-imaging光検出効率計測 TPC較正,

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