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メッシュ付き m -PIC の安定動作と 最適化に向けた研究. 神戸大学 小林正治 , 越智敦彦 , 加納英朗 , 齋藤俊介 , 清水優祐 , 田辺晃 , 本間康浩 , 松田慎司 , 村上浩太 , 守谷健司 , 吉田圭一. 2008 年 3 月 23 日 於 近畿大学. 概要. はじめに メッシュ実装 Ar:C 2 H 6 =50:50 でのガス増幅率測定 長期動作安定性試験 イオンフィードバック測定 まとめ 今後の課題. メッシュ付き 電場構造. マイクロメッシュ. Pitch:50 m m 厚さ :5 m m. はじめに. m -PIC 図面. - PowerPoint PPT Presentation
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メッシュ付き -PICの安定動作と最適化に向けた研究
2008年 3月 23日 於 近畿大学
神戸大学小林正治 ,越智敦彦 ,加納英朗 ,齋藤俊介 ,清水優祐 ,
田辺晃 ,本間康浩 ,松田慎司 ,村上浩太 ,守谷健司 ,吉田圭一
第63回年次大会 近畿大学
概要• はじめに• メッシュ実装• Ar:C2H6=50:50 でのガス増幅率測定• 長期動作安定性試験• イオンフィードバック測定• まとめ• 今後の課題
第63回年次大会 近畿大学
メッシュ付き電場構造はじめに
• micro pixel chamber :-PIC – MPGD の一種で、アノード近傍の電場は強く、カソードでは弱くなる構造。– MSGC と比して放電しにくい。
• メッシュ付き -PIC– 3 次元電場構造を得られ、増幅領域を拡大することができる。
• 104 を超える増幅率を得られる。
-PIC電場構造-PIC 図面
マイクロメッシュ
Pitch:50m厚さ :5m
第63回年次大会 近畿大学
メッシュ実装• 実装治具の製作• ナイロン糸 (:165m)を使ったサポーターでのメッシュ保持
– メッシュと -PIC との面平行性実現– 大面積 -PIC への対応
4.1cm
4.3cm
第63回年次大会 近畿大学
メッシュ付き -PICのセットアップ• HV
– アノード電圧 (Va) 600V ～ 700V– メッシュ電圧 (Vm)-100V ～ -300
V– ドリフト電圧 (Vd=Vm-300)
• プリアンプ– ASD: 1V/pc– 高ガス増幅率におけるサチレー
ション防止のため、 5 チャネルに信号分散
• 動作ガス– Ar: C2H6 =50:50 プレミックスガ
ス• Source: 55Fe
Drift plane
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Ar:C2H6=50:50ガスでの増幅率曲線
• 最大ガス増幅率– 約 54000 。
○ 最大増幅率での波形Va=700V, Vd=-600V, Vm=-300VPre Amp :ASD 0.2V/pc
Va- gain
1000
10000
100000
610 630 650 670 690 710Va(V)
gain
Vm=-300VVm=-200V Vd=Vm-300Vm=-100V
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長期動作安定性試験• 増幅率 10000 付近にて 24時間安定した動作を確認。
– 目視中での放電の計数情報はゼロ。– 増幅率の最大値と最小値との変動は 10% 。
• ナイロン糸へのチャージアップによる増幅率の大きな変動は見られない。– Count rate
• 測り始め 131Hz/cm2 • 終わり 138Hz/cm2
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0 500 1000 1500time (minute)
relativegain
Vm=-300V Va=620V Vd=Vm-300
第63回年次大会 近畿大学
イオンフィードバック測定• イオンのドリフト領域への漏洩。
– TPC として使用した際、ドリフト電場に歪みが発生し、粒子飛跡がぼやける。– 漏洩度は少ないほど良い。
• メッシュ付き -PIC の場合はイオンフィードバックは小さくできる。– 数値シミュレーションによれば 1% 程度。– ピコアンペアメータで実測。
“negative”
“negative”
“negative”
第63回年次大会 近畿大学
ピコアンペアメータの製作• 高電圧系での微小電流測定を実現。
– HV 系統に直接接続する。• 外界から隔離する。
– 微小電流漏洩防止のため、各素子の絶縁特性を要求。• 支柱端子、コンデンサ…
– ノイズ遮蔽。
HV
HV
pA
nA Anode electrode
Drift plane
○ アノード電流測定
○ ドリフト電流測定
○ 空中配線
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測定結果• イオン収集率
=( ドリフト電流 )/( アノード電流 )
• 最小のイオン収集率は0.8% 程度であった。– 電圧条件は
drift-mesh=100V/cmVm=-300VVa=362V
• ドリフト電場大→イオン収集率大、メッシュ電圧大→イオン収集率小
ガス増幅率 ~10000
700V/cm
500V/cm
300V/cm
100V/cm
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まとめ• メッシュを一様に配置した -PIC を開発。
– 54000 程度のガス増幅率を実現。– 増幅率 10000 付近で 24 時間動作を確認。
• イオンフィードバック量の測定。– ピコアンペアメータを製作し、ドリフト電流とアノード電流を測定。イオン収集率 0.8% が求められた。
第63回年次大会 近畿大学
今後の予定• 他の動作ガスの研究。• 20000 程度の増幅率下で、 1 ヶ月を超えるような長期安定試験。• 高輝度状況下での動作試験。• イオンフィードバック量を更に減少させる条件を求める。
– 動作電圧条件。– 厚さ 20m のマイクロメッシュでの試験。– メッシュの配置。
