bl45xu 実験報告
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BL45XU 実験報告. 京都大学 服部香里. Contents. Threshold による変化 Count rate の線形性 Accidental Coincidence 溶液 - 溶媒 Dynamic Range 検出器の一様性 8keV での試験 イメージの焼きつき 30cm μ-PIC 今後の予定. Threshold による一様性の変化. 13.8 keV 試料:水. 実験中ずっと Anode : Vth = -50 mV Cathode の Vth を変えたとき Vth = 100 mV で 64strip おきに現れる筋が消えた - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
BL45XU実験報告
京都大学服部香里
Contents
• Thresholdによる変化• Count rateの線形性• Accidental Coincidence• 溶液 -溶媒• Dynamic Range• 検出器の一様性• 8keVでの試験• イメージの焼きつき• 30cm μ-PIC• 今後の予定
Thresholdによる一様性の変化
実験中ずっと Anode : Vth = -50 mVCathode の Vth を変えたときVth = 100 mV で 64strip おきに現れる筋が消えた →ノイズ起源であることが実証されたVth = 200 mV あたりから、 hit 数のむらが現れ始める
13.8 keV 試料:水
Thresholdによるプロファイルの変化
Vth = 50 mV 250 mV 350 mV 450 mV
13.8 keV 試料:水
Vth = 50 mV と 250 mVとでは、プロファイルの変化はほとんどなし
今の gain 、ノイズレベルでは、 Vth = 125 mV程度が格子縞も消えて最適
一般に、 Treshold が高いと、gain の高い領域の Hit 数が増え、低い領域の hit 数が減る傾向にある
ビーム中心からの距離
coun
t
Thresholdによる count rateの変化
Vth [mV]
Cou
nt r
ate
[kH
z] 通常の条件
Gain 1/2
検出器の前方に銅板を置いたとき(8 keV 照射を試みたが、13.8 keV が減衰しただけと考えられる )
Treshold は600mV まで
今回の実験でのthreshold(cathode)
Thresholdが低いとき(100 mV以下 )引っかかっているイベントがゴミなのかどうかを調べる必要有(電子の飛跡をとる等 )
threshold は 50 mV で~ 100 eV 相当Xe ガスだと 1strip で数 keV 落とすので、threshold は十分低いはず
thresholdの最適化が今後の課題
Count Rateの線形性 (1)
20Hz から 5MHz まで (5 桁以上 )線形性を確認5MHz での安定動作← ガスパターン検出器では 世界最高性能Saturation は見られなかった低い count rate 領域でも精度よく測定
べき: 1.038Error : 0.7%
試料:グラッシーカーボンX 線: 13.8 keV
μ-PICに HVを供給するモジュールが 10μA以上電流を流せないので、 5MHzで測定中止
Count Rateの線形性 (2)
べき: 1.003Error : 1.2%
Ion Chamber, μ-PICともに線形性を示せた
Accidental coincidence(1)13.8 keV 試料:金コロイド
118 kHz1.7 MHz
積分範囲
よりフラットになっている (ゴーストのせい )
count rate が上がると右上図のようなゴーストが見えるビーム中心付近を通る strip はHit することが多い→accidental coincidence
Accidental coincidence(2)• count rate が大きくなると、 accidental coincidence が増
えた• threshold を高くすると、 accidental coincidence は減っ
た (count rate が減ったため )
• しかし、ゴーストが消えるには至らなかった• gain を上げると、 accidental coincidence も増えた (count r
ate が増えたため )
• Accidental coincidence を防ぐには?• Encoder の「ヒット幅 <8 」の制限が外れていたかもしれない? (FPGA に書
き込んだファイルはバイナリとして吸い出すことは可能だが、見ることはできないので、確認することは不可能 ) → 次回実験では制限をつけてやる
• Accidental coincidence の原因は、片方の strip しか threshold を越えないイベントが、二つ同時に来たことによる?
• Anode, cathode ともに threshold を越えるようにしてやる• そのためには、 1strip 当たりのエネルギー損失の大きい 8 keV X 線を使う (1
3.8 keV の場合、走り始めの電子の 1strip 当たりのエネルギー損失が小さく、threshold を越えないイベントもある? )
溶液 -溶媒試料:金コロイド 13.8 keV
広角側拡大
溶液 -溶媒の引き算は合っている
Count rateが上がると、広角側で溶媒と溶液が一致するはずのものがずれてくる
溶媒 >溶液Accidental coincidenceによるゴーストのせい?
Dynamic Range
10-1
100
101
102
103
104
105
106
10-1 100
PS Latex (d=120 nm)
Inte
nist
y [C
ount
s]
q [nm-1
]
q-4
5 orders of magntude
試料: PSLatexX 線: 13.8 keV
5 桁の dynamic range が実証された目標: 7 ~ 8 桁
統計が少ない!
現在の検出効率X 線入射窓:アルミ 0.5mm 透過率 20 %Xe : 4mm 透過率 15%→ 検出効率 3%実験時間の制限により十分データをためられていない
検出効率の向上1. 入射窓を薄くする カプトンシート or グラッシーカーボン2. X 線のエネルギーを低くする 8 keV
8 keV のメリットμ-PIC 、 GEM 上の銅から発生する特性 X 線がなくなる( 今まで 13.8 keV と 8 keV の二成分あった )→back ground が減る電子の track length が短くなる→ 位置分解能向上
検出器の一様性
10 cm
10 c
m
試料:ベヘン酸銀X 線: 8 keV
高い一様性dead region は 2 strip のみイメージのゆがみなし
8 keV8 keV14 kHz
13.8 keV900 kHz
ほぼ同じ散乱角だが、8keVのほうがピークが広がっている
ゴミ?
イメージの焼きつきGain 低下によりほとんど hit なしKEK-PF では見られないGEM ~ μ-PIC の電場 0.6kV/cm電荷が GEM にたまるため起こった
Induction field 0.6kV/cm から 1.9kV/cm に電荷の GEM 透過率改善
High Intensity下での GEMの gain変動
ビーム中心をずらすと
イメージの焼きつきHit 数:周囲の 1/2
大型 μ-PIC(30cm×30cm)
30cm 角 μ-PIC としては初のビーム試験システムとして動作することを確認μ-PIC 単体で動作 (GEM なし )
ビーム30cm
ASDμ-PIC
24cm
First image of 30cm μ-PIC試料:ベヘン酸銀X 線: 13.8 keV
次回の実験に向けて• 外部トリガーを導入することで、溶液 - 溶媒の引き算を正確
に行う ( 前回の実験より 5 桁高い精度で )• 検出効率アップ、 accidental coincidence を防ぐために、 8ke
V X 線を用いる→X 線入射窓をカプトンシートに→ ガスフローシステムの構築 ( 次回は Ar ベースのガス使用? )• μPIC-GEM 間の Induction field を強くして ( 前回実験の 1.5 ~
2 倍? ) 、さらに焼きつきが緩和するか調べる ( 他の GEM グループはもっと強い電場をかけて使っているらしい )
• FADC を用いてスペクトルをとり、 13.8 keV を照射したときに、銅特性 X 線 (8 keV) がどれくらいあるかを調べる
• 30cm μ-PIC に GEM を取り付ける