APDによるシンチレーティングタイル・ファイバー型カロリメーターの読み出し

使用 APD 读取闪烁瓦纤维热量计

基本信息

批准号：
16028206
负责人：
吉田拓生
金额：
$ 2.11万
依托单位：
University of Fukui
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、はじめに、シンチレーティングタイル・ファイバー型カロリメーターの中で用いるシンチレーティングタイルの本格的な読み出しテストを行った。シンチレーティングタイルにMinimum Ionizing Particle(MIP)を照射したときの光信号をアバランシェフォトダイオード(APD)で読み出し、その波高分布を詳しく分析した。特に、カロリメーターのエネルギー分解能に影響する可能性のあるAPDのノイズ特性や過剰雑音係数(二次電子増倍率のゆらぎ)などを、APDの温度やバイアス電圧の関数として詳しく測定した。その結果、(1)APDのノイズは、APDの二次電子増倍率が200倍を超えない限り、冷却しなくても、室温中で既に十分小さいこと、(2)過剰雑音係数はAPDの二次電子増倍率のみの関数となり、APDの温度にはよらないこと、などが分かった。次に、以上のようにAPDを用いてタイル中でのMIPのエネルギー損失を実測したときの波高分布を、シャワーの発生によってタイルに入射してくる荷電粒子の数だけ重ね合わせるという手法によって、カロリメーターのエネルギー分解能を求めた。シャワー中の荷電粒子の数はGEANT4によるシミュレーションによって求めた。その結果、APDの二次電子増倍率を20倍程度の比較的低い値に設定することによって、過剰雑音係数を小さく保ちつつ、必要十分なS/N比を確保することができ、最も高いエネルギー分解能が得られることが分かった。本研究によって得られたカロリメーターのエネルギー分解能を、従来のように光電子増倍管でシンチレーティングタイルの光信号を読み出す場合と比較した結果、光電子増倍管を用いるよりも、APDを用いた方が高いエネルギー分解能が得られることが明らかになった。

今年，我们首先对光纤量热仪中使用的闪烁砖进行了全尺寸读数测试。使用雪崩光电二极管（APD）读出用最小电离粒子（MIP）照射闪烁瓦时的光信号，并详细分析波高分布。特别是，我们详细测量了 APD 的噪声特性和过量噪声系数（二次电子倍增因子的波动），它们会影响热量计的能量分辨率，作为 APD 温度和偏置电压的函数。结果，(1)只要APD的二次电子倍增系数不超过200倍，在室温下无需冷却，APD的噪声就已经足够小，(2)过量噪声系数为它仅是二次电子倍增因子的函数，与 APD 温度无关。接下来，通过将如上所述使用APD实际测量瓷砖中的MIP的能量损失时获得的波高分布与由于簇射的产生而入射到瓷砖上的带电粒子的数量叠加，我们计算了发热量。测定仪的能量分辨率。使用 GEANT4 通过模拟确定簇射中带电粒子的数量。因此，通过将APD的二次电子倍增系数设置为20倍左右的较低值，可以在保持较小的过量噪声系数的同时，保持必要且足够的S/N比，并实现最高能量It事实证明可以得到分辨率。将本研究中获得的量热计的能量分辨率与使用光电倍增管读出闪烁瓦的光信号的传统方法进行比较，结果表明可以获得高能量分辨率。