CYRIC Hyperball2 technical memo

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1 CYRIC Hyperball2 technical memo
ADC&Timing関連

2 ADC関連

3 ADC合わせ 60Coのg線を見て合わせる ADC dynamic range 10 V :3MeV=10 V⇒1.33 MeV = 4.4 V Gain合わせは当然シンプル オシロで20 mVのrange見て、baselineのノイズが20 mV程度ならば~2 keVの分解能は出ていることになる(このゲインのとき) Shaping timeの変更でgainはsystematicに変わる(大幅に動くようなことはない) ちなみにGeの分解能と言う時は60Coの1.33 MeVを測定したものを基準としている さらにちなみにGeのefficiencyはGe検出器の頭から25 cm離して60Coの1.33 MeVを測定した時に、0.123 %のefficiencyが出るとNaIに対する相対検出効率が100 %と定義してある(すなわち60 %のGeでは %) 出力されるパルスは大体、shaping time×6くらいの幅になる

4 Example : ADC波形

5 Shaping amp for ADC Pole zeroは回し切りでOK Reset後のbaselineの変動 @ 671Amp
671ではShaping timeを変えても回し切りのままで良い 他のAmpだとshaping timeで最適な場所があるので回し切らずに信号を見て調節する 671Amp Single : 0.1~0.3 ms Clover : 0.3~1 ms 但し、571や572だとこの倍以上になり、悪いものだと数ms程度になる Reset後のshiftはGeからのInhibitシグナルを用いてvetoする 但し、singleの場合はReset後のbaselineの変動はveto出来るが、Resetのゴミ信号が作るCFD信号はResetのtimingよりも早いのでveto出来ない Cloverはそのままvetoに使ってOK

6 Example : Pole zero

7 Example : Reset後

8 Clover resetについて Cloverはresetを同期させるモジュールを使用する
Add-backをするときに信号とresetが重ならないようにするため モジュールにはreset後のbaseline変動をvetoするための信号が出る 但し、この信号を長くしすぎると、veto信号でbaselineが動く

9 Example : Clover reset

10 Timing関連

11 TFA adjustment TFAはfine gainを動かすと共振のようなノイズが出るので、出ないところで使用する
但し、course gainは500でないと、CFDのVthで低エネルギー側が取れなくなることが多い(CFDの下限が30 mVまでなので、最低エネルギーがこれを下回ってしまう) ノイズの原因はGeのPreAmp回路とのマッチングが原因と考えられている(?) TFAのshaping time CYRIC : 100 ns 微分&積分 KEK : 50 ns 微分&積分 Pole zeroとbaseline restorerは基本的に回し切り 内部jumper pinは「High & gated」で使う

12 Example : TFA out Baseline付近にはどのTFA outも 画像のような周期的ノイズがある
Vthが高いときれいに見える

13 CFD adjustment VthはADC shaping ampの信号を見ながら行う
たとえば241Amの60 keVを見ながら合わせる ノイズが大きいときには152Euの121 keVも使って合わせる Delay 50 nsで~16 ns(FWHM)程度の時間分解能になる(BF2triggerで60Coを使用) TFAにノイズが多くても、大体16 nsは出る CFDのZを調節した時にzero crossのあたりに２つ山が見えると、TDCが2山になる CFDの子連れ信号はパイルアップではなく、TFAのノイズによって生じるため、TFAのノイズを除去しない限り消えない

14 Example : Vth

15 Example : CFD zero cross

16 Example :Time resolution
~6 ch×1.56=~10 better Slot

17 Timing合わせ BF2で60Coを使用したTime resolutionの測定の時に、TDCのピーク中心を予め記録しておき、モジュールやケーブルのdelayを考えて合わせる 3 ns以下のずれは無視。3 ns以上あったらもっと調節くらいが感覚的に良い Cloverは結晶間で合わせたあとにFI/FOで一つの信号にし、それをcoincidenceさせる TimingはCFDのzero crossを変えると変わるのでその都度行う(もちろんVthを変えても変わらない)

18 Example :Timingのフローチャート