総合研究大学院大学夏季実習
参加報告
Iwasaki Takashi
2015/11/18
Local lab meeting
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• 6月2～4日にかけて高エネルギー加速器研
究機構で総合研究大学院大学の夏季実習に
参加してきました
– 2日
• KEK内見学(PS、Belle検出器、ATF)
– 3日
• 実習・・・光子計測
– 4日
• 午前実習、午後講義
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光子計測実習
• 発光ダイオードを用いて光子を発生させ、
PMT、MPPC等を用いてシグナルを増幅しオシ
ロスコープ、MCA等を用いて見た時シグナル
がどのように見えるかを確かめるのが目的
– がMCAをうまく動かせずオシロで見るだけに…
• この発光ダイオードの回路を組み上げるのに
半日以上かかった
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オシロ
CLOCK
DISCR
LED
•PMT、MPPCは暗箱の中にいれ、さら
に黒いビニールでLED、PMT、MPPCを
覆ってやることで光子数個分のシグナ
ルがオシロで見えるように調節した
•CLOCKから信号を作り、その信号が
来ている時だけダイオードが光るよう
セットアップした
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PMT/MPPC
オシロ
まず黒いビニールで覆わずオシロの信
号を見てみた。するとすでにこの時点で
光子数個分のシグナルしか見えてな
かった。これはデッドタイムを考えずに
CLOCKの周波数を決めていたせいで、
周波数を落とすと正しく信号が見えた
これに気づくまでさらに半日。１日目終了
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MPPC
• MPPC(Multi Pixel Photon Counter)とは複数の
ガイガーモードAPDからなる光検出器
– MPPC は浜松ホトニクスの製品名
• SiPM、PPD(Pixelated Photon Detector)等ほかの名称も
ある
• 一つのガイガーモードAPDに光子が入った時、
出てくるシグナルは一定の大きさを持つ。複
数光子が入った時は一つの光子の時のシグ
ナルの複数倍の大きさをもつシグナルが出る
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MPPC
•長所
HV70V程度で十分なゲインが
得られる
回路を作るのが比較的簡単
かつ、サイズが小さい
•短所
サイズが小さいため大きいサ
イズの検出器に適用するのは
少し難しい
PMTと比較してノイズがやや
大きい
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ガイガーモードAPD
1. VBIASによってCDがチャージされている
2. 光子が入ることによって電子なだれが
引き起こされる(スイッチがオンになる)。
CDから電流が流れてシグナルとなる
3. しばらくするとスイッチがオフになり再び
VBIASによってCDがチャージされる
4. 以下繰り返し・・・
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MPPC
1γ
2γ
3γ
図はイメージです
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• MPPCを暗箱の中に入れ、さらにLEDを黒いビ
ニールで覆って測定してみると
– 光子一つまたは二つのシグナルが見えた
– 加えるHVを増加させるとそれに比例してシグナル
の大きさが増加していくことを確認した
• 読みだした信号がポアソン分布に従うことま
で確認する予定だったが時間切れのため行
えず
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21世紀に残された宇宙物理学の4つの謎
－高エネルギー物理と宇宙の接点－
• 内容は理論宇宙物理学と宇宙背景放射、赤方偏移等の観
測による実験結果の説明、そこから宇宙の膨張の謎、宇宙
の起源の謎について説明するというようなものでした
（講談社ブルーバックスでも読めばこと足りそうな印象（数式除く）でしたがほとん
どわかりませんでした）
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まとめ
• MPPCという今まで扱ったことのない増幅器を使わせ
てもらえたのはいい経験でした。将来改良され広範
囲の検出にも耐えられる性能が得られれば原子核
衝突実験の検出器としても使われるようになるかも
しれません
• 企業の人と一緒に実験したのですが、企業の考え
はまず環境第一だということ。その上で十分な性能
を引き出せるか研究しているそうです
• はんだごての扱いが少しうまくなりました
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