MPPC 中性子照射実験

検出器ミーティング山崎秀樹　生野利典

Dose rate

Flux = 1.5×109 neutron/cm2/Wh (W = watt, h = hour)

…… calculated MCNP （ Monte Carlo Neutron

　 and Photon Transport Code System ） Code  

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 4 dose rate patterns　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ↓1.5×109 neutron/cm2 /Wh×12.5/60 h×1W =3.125×108 neutron/cm2

1.5×109 neutron/cm2 /Wh×12.5/60 h×10W =3.125×109 neutron/cm2

1.5×109 neutron/cm2 /Wh×12.5/60 h×100W =3.125×1010 neutron/cm2

1.5×109 neutron/cm2 /Wh×12.5/60 h×1kW 　 =3.125×1011 neutron/cm2

測定項目 ( 照射前後 )Gain,NoiseRate の測定　I-V Curve の測定

After Pulse の測定

P.D.E(Photon Detection Efficiency) の変化量測定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

照射後： Leakage Current

○108/cm2 照射サンプル ( 照射前 )○109/cm2 照射サンプル ( 照射前 )○1010/cm2 照射サンプル ( 照射前 )○1011/cm2 照射サンプル ( 照射前 )

□108/cm2 照射サンプル ( 照射後 )□109/cm2 照射サンプル ( 照射後 )□1010/cm2 照射サンプル ( 照射後 )□1011/cm2 照射サンプル ( 照射後 )

Leaka

ge C

urr

ent

log [

-μA

]

照射前、 108/cm2 , １ 09/cm2,1010/cm2 , １ 011/cm2 　において比較。

照射量の増加とともに、漏れ電流も増加する。

（照射前のバラつきはマルチメータのオフセットのばらつきによるもの）

Leaka

ge C

urr

ent

[-μ

A]

Vbias [-V] Vbias [-V]

Leakage Current によるバイアス電圧の補正

MPPC にかかるバイアス電圧 = ソースメーターの印加電圧－電圧降下

Leakage Current による電圧降下 = 合成抵抗 104KΩ× 電流値

このようにバイアス電圧を補正し、 Gain Plot を作り直す

in

out

0.47μF

0.1μF0.1μF

47kΩ47kΩ

10kΩ

MPPC

ローパスフィルター

ハイパスフィルター

Current

回路図

Gain( 照射前 )

●10 ８ n/cm2 サンプル

●109 n/cm2 　サンプル

●1010 n/cm2 　サンプル

●1011 n/cm2 　サンプル

● Reference

各サンプルには 2~5 パーセントのばらつきがある。

Gain( 照射後 )

●108 n/cm2 サンプル

●109 n/cm2 サンプル

●1010 n/cm2 サンプル

1010 n/cm2 サンプルに関しては、波高分布の Fitting がよくない→χ2 　が大きいまた plot の点も少ない→エラーがでかい

Gain( 照射後から追加測定 )

Reference 108 n/cm2 サンプル

109 n/cm2 サンプル●11/14 照射前

●11/15 照射後

●12/05 60 度加熱前

●12/05 60 度加熱後

●12/15

●12/26

1 11/14 照射前 2 11/15 照射後

3 12/05 60 度加熱前 4 12/05 60 度加熱後

5 2/15 6 12/26

Break Down Voltage (V0)

●10 ８ n/cm2 サンプル

●109 n/cm2 　サンプル

● Reference

V0 はさほど変化してないようだ

Capacitance

1 11/14 照射前 2 11/15 照射後

3 12/05 60 度加熱前 4 12/05 60 度加熱後

5 2/15 6 12/26

●10 ８ n/cm2 サンプル

●109 n/cm2 　サンプル

● Reference

このプロットでCapacitance の変化を議論することが出来るだろうか ??

今回照射した４つのサンプル照射前の時点で、NoiseRate, Crosstalk 率に多少のばらつきはある。

照射前： NoiseRate, Crosstalk 率

●108/cm2 照射サンプル●109/cm2 照射サンプル●1010/cm2 照射サンプル●1011/cm2 照射サンプル

Cro

ssta

lk P

robabili

ty

Vbias [-V]

Nois

eR

ate

[H

z]

Vbias [-V]

Nois

eR

ate

(>1

.5p.e

.) [

Hz]

Vbias [-V]

今回照射した４つのサンプル照射前の時点で、NoiseRate, Crosstalk 率に多少のばらつきはある。

照射前： NoiseRate, Crosstalk 率(Over V)

●108/cm2 照射サンプル●109/cm2 照射サンプル●1010/cm2 照射サンプル●1011/cm2 照射サンプル

Cro

ssta

lk P

robabili

ty

Over V [-V]

Nois

eR

ate

[H

z]

Over V [-V]

Nois

eR

ate

(>1

.5p.e

.) [

Hz]

Over V [-V]

109/cm2 より多く当てたサンプルは 0.5pe,1.5pe の Thr. を判断できない。

照射後： Threshold Curve比較

108/cm2 109/cm2

1011/cm21010/cm2

照射後： Threshold Curve 比較 (semi-log)

109/cm2 より多く当てたサンプルは 0.5pe,1.5pe の Thr. を判断できない。

108/cm2 109/cm2

1011/cm21010/cm2

照射後： NoiseRate

●108/cm2 照射サンプル ( 照射前 )■109/cm2 照射サンプル ( 照射前 )●108/cm2 照射サンプル ( 照射後 )■109/cm2 照射サンプル ( 照射後 )

Cro

ssta

lk P

robabili

ty

Vbias [-V]

照射前、 108/cm2 , １ 09/cm2 　において、NoiseRate, Crosstalk Probability を比較。

照射量により NoiseRate は上がるが、Crosstalk 率に照射による大きな変化は見られない。

●108/cm2 ( 照射前 )●108/cm2 ( 照射後 )

●108/cm2 ( 照射前 )●108/cm2 ( 照射後 )

Nois

eR

ate

[H

z]

Vbias [-V]

Nois

eR

ate

(>1

.5p.e

.) [

Hz]

Vbias [-V]

照射後： NoiseRate （ Over V ）

●108/cm2 照射サンプル ( 照射前 )■109/cm2 照射サンプル ( 照射前 )●108/cm2 照射サンプル ( 照射後 )■109/cm2 照射サンプル ( 照射後 )

Cro

ssta

lk P

robabili

ty

Over V [-V]

照射前、 108/cm2 , １ 09/cm2 　において、NoiseRate, Crosstalk Probability を比較。

照射量により NoiseRate は上がるが、Crosstalk 率に照射による大きな変化は見られない。

●108/cm2 ( 照射前 )●108/cm2 ( 照射後 )

●108/cm2 ( 照射前 )●108/cm2 ( 照射後 )

Nois

eR

ate

[H

z]

Over V [-V]

Nois

eR

ate

(>1

.5p.e

.) [

Hz]

Over V [-V]

照射後： NoiseRate （追加測定）

●109/cm2 照射サンプルVbias=-77.5V 近傍

Nois

eR

ate

[H

z]

測定回

Nois

eR

ate

[Hz]

測定回

●108/cm2 照射サンプルVbias=-77.5V 近傍

（測定回）0 ： 2007.11.14 照射直前1 ： 2007.11.16 照射直後2 ： 2007.12.05 60℃ 加熱前3 ： 2007.12.05 60℃ 加熱後4 ： 2007.12.15 5 ： 2007.12.26108/cm2 照射サンプルは、

多少揺らいでいるようだが、照射以降に大きな変化はみられない。109/cm2 照射サンプルは、照射直後は非常に大きいがその後回復がみられる。→ 常温アニーリングが進んだ？

これらの NoiseRate は同時に測定したRef. サンプルの値によって、規格化している。

照射後： Leakage Current （追加測定）

●1011/cm2 照射サンプル

Leaka

ge C

urr

ent

[-μ

A]

Vbias=-75.5V 近傍において比較。

Leaka

ge C

urr

ent

[-μ

A]

（測定回）0 ：11.141 ：11.162 ：12.053 ：12.054 ：12.15 5 ：12.26

Leaka

ge C

urr

ent

[-μ

A]

Leaka

ge C

urr

ent

[-μ

A]

測定回 測定回

測定回測定回

●1010/cm2 照射サンプル

●109/cm2 照射サンプル●108/cm2 照射サンプル

漏れ電流は測定回（時間）とともに減少しているようにみえる

まとめ• Gain は照射により、あまり変化していな

いようだ• NoiseRate は照射により上昇し時間が経

過すると減少する、また Cross-talk はあまり変化しない

• Leakgae Currnet は照射により増加し、時間は経過すると減少する

これからすること

After Pulse

P.D.E の解析

Back Up

NoiseRate 補正

Ref. にバラつきがある→ Ref. の「 0 ～ ： 2007.11.14 照射直前」の測定値で、各測定回の値を規格化した。

※5 ～ はおそらく微量のライトリークがあったのではないかと予想。（恒温槽の配線スポンジ部等）→失敗データ

( 測定回 )0 ～ ： 2007.11.14 照射直前1 ～ ： 2007.11.16 照射直後2 ～ ： 2007.12.05 60℃ 加熱前3 ～ ： 2007.12.05 60℃ 加熱後4 ～ ： 2007.12.15 5 ～ ： 2007.12.15 箱蓋なし6 ～ ： 2007.12.267 ～ ： 2008.01.128 ～： 2008.01.12 箱蓋なし( 遮光強化 )

Nois

eR

ate

[H

z]

測定回

Ref. V= -77.5V 近傍

Nois

eR

ate

[H

z]

測定回

規格化前V=108/cm2 　 -77.5V 近傍

Leakage Current （照射前）Le

aka

ge C

urr

ent

[-μ

A]

Vbias [-V]

照射前のバラつきはマルチメータのオフセットのばらつきによるものと考えている。

Ref. Leakage Current （測定回変化）

Ref. V= -77.5V 近傍

（測定回）0 ：11.141 ：11.162 ：12.053 ：12.054 ：12.15 5 ：12.26

Leaka

ge C

urr

ent

[-μ

A]

測定回

20ns

Reference

1011 n/cm2 サンプル

200mV

1010 n/cm2 サンプル

Reference

100mV

109 n/cm2 サンプル

Reference

100mV