Ge noise and cabling

Hyperball-Jに向けて グラウンドの接続 : フレームとは浮かせる ○Ge⇔冷凍機のグラウンド ×Ge⇔フレーム これまでの読み出し信号に加えて、冷凍機関係の配線や電源が加わる 既存 : ADC, TDC, Reset, PreAmp, HV 新規 : 冷凍機電源, 温度端子 ⇒ノイズ源 Areaにラックを設置 Shaping amp (973U, TFA), CFD FERA : ADC, TDC CAEN HV, PreAmp電源 冷凍機電源、温度端子 PWO discri ⇒個別の位置とケーブル長を検討 グラウンドの接続 : フレームとは浮かせる (フレームが外部と接触して、グラウンドループになる可能性がある) ○Ge⇔冷凍機のグラウンド ×Ge⇔フレーム ×Ge⇔PWOフレーム ×PWO PMT⇔PWOフレーム or PWOケース⇔フレーム

Present status of Ge detector 新Ge検出器のエネルギー、時間分解能(LN2) 2.0~2.5 keV (FWHM) @ 671 amp (6 ms) < 10 ns (FWHM) @ TFA (50 ns, 50 ns) and CFD (26 ns delay) 冷凍機接続後の分解能 671 : かなり本格的なノイズ落としをしないとダメ ⇒ ex. 2.3 keV→ 2.6 keV (ケーブルの接続のみ: 5~7 keV) 973U : LN2と同じ ⇒ ex. 3.0 keV→ 3.0 keV (温度センサー取り付け時も同じ) TFA : LN2と同じ ⇒ex. ~6 ns @ 511 keV Shaping timeが長いとノイズの影響を受けやすい ⇒振動による成分の寄与

Noise reduction procedure ノイズ源 : Ge本体 ⇒冷凍機電源とmicrophonicノイズ 除去の方法 Cabling + Ground ribbon ⇒ノイズの拾いこみの防止 (同相成分除去、共通インピーダンス、静電シールド) Filtering by shaping amp ⇒残るノイズ成分(冷凍機起因)を除去 (差動成分除去)

Noise frequency 冷凍機電源 Microphonic Amp特性 20 kHz : spike、圧縮機稼動時 120 kHz : spike、冷凍機電源スイッチON時 Microphonic 50 Hz : AC周波数 1.2 kHz : 検出器の共振 (50 Hzと同期) Amp特性 671 : tc = 6 ms, CR-(RC)n (n~4 ?) 973U : tc ~0.5 ms, CR-gated integrate TFA : td ~50 ns, ti ~50 ns, CR-(RC)2

50Hz noise 冷凍機ON 冷凍機OFF

20kHz, 120kHz noise 冷凍機ON 冷凍機OFF 冷凍機ONの時にのみ発生 冷凍機OFF(圧縮機OFF)にも存在 ⇒冷凍機の電源が入ると発生 ~120 kHz

数kHz noise 冷凍機ON 冷凍機OFF

671 out baseline noise 6 msだと分解能が出ない 3 ms以下だとbaseはきれいになる 1.2kHz, 40mV スライダック 20kHz, 10mV 6 msだと分解能が出ない 3 ms以下だとbaseはきれいになる ⇒shaping timeが長いと冷凍機起因ノイズをfiltering出来ない (分解能が出た時よりもノイズ落としを頑張っていない) 50Hz, 50mV スライダック

973U out baseline noise 冷凍機ON, OFF両方で存在 冷凍機ONのみ 基本的に冷凍機ノイズの影響なし 5MHz, No GI 16kHz, No GI 冷凍機ON, OFF両方で存在 冷凍機ONのみ 基本的に冷凍機ノイズの影響なし 分解能3.0 keV (GI後もノイズ成分は残る) 50Hz, No GI

TFA out baseline noise 冷凍機ON, OFF両方で存在 冷凍機ONのみ 冷凍機ノイズの影響は？ 5MHz, GI&No GI 16kHz 90MHz 冷凍機ON, OFF両方で存在 冷凍機ONのみ 冷凍機ノイズの影響は？ ⇒測定結果 : DT ~6 ns (FWHM) 問題なし！ 50Hz

Cabling 基本的にgroundに沿わせるだけでOK 検出器 + ground ribbon 基本的にgroundに沿わせるだけでOK 下図の用にシールド+ground ribbonで持ってくるだけでOKか (フレームとの絶縁も兼ねる) 温度端子コネクタ + ground ribbon 信号、HV、Resetコネクタ + ground ribbon NIM-BIN + ground ribbon

Cabling = コスト 2×1300円×32(台)×15 m = \1,248,000 基本的にgroundに沿わせるだけでOK 下図の用にシールド+ground ribbonで持ってくるだけでOKか (フレームとの絶縁も兼ねる) ジッパーチューブ \1,300 /m コスト 2×1300円×32(台)×15 m = \1,248,000 = 平編銅線(平編スズメッキ銅線) \1,300 /m

Summary 冷凍機からのノイズ対応はおおよそ理解 検出器からのケーブルの引き回し 複数台テスト？(2~3台) Cabling + Ampのfilterで973U+TFAは支障なし 検出器からのケーブルの引き回し シールド + ground ribbonのみでOKか 厳重にコネクタ部分と接触させるか? ⇒テストしてみる (CAEN HVも含めて実際に近い形で) 複数台テスト？(2~3台)

To do Rackの位置の決定 Ge signal cable長の決定 冷凍機電源ケーブルの延長 温度端子の延長 + ケーブルの製作 PreAmp電源 + ケーブルの製作 電源用NIM-BIN数 : 2~3台 ⇒HB2 : 2台 (Single×6 + Clover×3 /BIN) 専用のdistributorを作る 防水 : 水漏れ、結露対策