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

Simulation setup

ECAL３０ Layer

HCAL５０ Layer

2m

2m

ｚ

ｙ ｘ座標の設定

Particle　 　 　 ◆

2.1m

模式図

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３ T （ｘ方向）

Simulator Geant4.6.2 Range cut: 50 μm Hadron physics list

Hadron Physics LHEP

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

エネルギー分解能の求め方

・・・③

とおく

NE

N

EfNNg

N

dN

dg

NgdN

dg

EdN

dg

E

dN

dg

NgNfE

EfN

NNNNE

NE

)(

1

)()(

)()(

)(

'

1

σE/E

　 σN/N : ヒストから得た Mean 、 Sigma をそれぞれ　　　　 σN 、 N とする

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

1GeV gamma(1cm×1cm)

No saturation 400pix

1600pix 6400pix

250GeV gamma(1cm×1cm)

No saturation 400pix

1600pix 6400pix

Nph<MIP>=5(1cm×1cm)

400pix

1600pix

6400pixNo saturation

Resolution(Nph<MIP>=5,1cm×1cm)

Resolution(Nph<MIP>=5,2cm×2cm)

Resolution(Nph<MIP>=5,1cm×4cm)

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