0νββ崩壊探索実験AXELのための 検出器開発

Presentation on theme: "0νββ崩壊探索実験AXELのための 検出器開発"— Presentation transcript:

1 0νββ崩壊探索実験AXELのための 検出器開発
京都大学大学院　理学研究科　物理学・宇宙物理学専攻 修士課程2年 栁田 沙緒里 2015/6/17

2

3 二重ベータ崩壊 136Xe 136Cs 136Ba E 普通のβ崩壊は エネルギー的に禁止 二重β崩壊 二重β崩壊のエネルギー分布

4 検出器に必要な要素 ・増幅方法 ・Electroluminescence Collection Cell
なだれ増幅 Electroluminescence（EL） ->増幅揺らぎが大きい ->増幅揺らぎが小さい ・Electroluminescence Collection Cell これら３つの要素を兼ね備えた 高圧Xeガス タイムプロジェクションチェンバーを開発中 高分解能を達成するために 光センサMPPCの性能把握が必要

5 検出器 将来的には Xe 10-30atm,φ2m×1.7m 1ton 神岡で低バックグラウンドを実現
＠Noble Gas Detector 将来的には Xe　10-30atm,φ2m×1.7m 1ton 神岡で低バックグラウンドを実現

6 MPPC(Multi-Pixel Photon Counter)
複数のガイガーモードAPDのpixelから出来ていて、 光が入射するとガイガー放電が起こる ･長所 フォトカウンティング能力 常温で動作 高い増幅率　　　　　　など ･短所 Dark rate（数100～1000kcps） closs talk＆after pulse 図＠浜松ホトニクスHP

7 研究目的 EL光の信号波形 ・１フォトンも見える条件下で大光量まで観測 ・MPPC100000 photon/5μsまで線形性を保つかの検証
103 最大総光量 photon/5μs EL光の信号波形 MPPCの瞬間（50ns）入射フォトン数 に対する線形性 @浜松ホトニクスHP

8 困難だった点と改善点 1.アンプによるダイナミックレンジの制限 → Dividerを用いて、適切な範囲で観測 2.ノイズ源特定、低減
→(a)電源からのノイズ 二段のローパスフィルタ導入 　 (b)信号読み出し基盤が拾うノイズ アルミの箱の中に入れる 　 (c)ケーブルで拾うノイズ アルミホイルでケーブルを覆う

9 バイアス電圧用ローパスフィルタ 大光量でも電圧降下を起こさない ように大きなキャパシタンスのものを使用 Vbias 47kΩ 47kΩ
1μF 1μF 10kΩ signal 大光量でも電圧降下を起こさない ように大きなキャパシタンスのものを使用 8

10 セットアップ 基本的に全て手作り

11 信号波形 １イベント 小光量 小光量の波形比較 大光量 大光量の波形比較 MPPC 黒 MPPC 赤 PMT PMT MPPC 黒 MPPC

12 MPPCの線形性 当初使用予定だったもの →8×104 photon/5μsまで線形性を保つ

13 まとめ 当初使う予定であった50μm pitchのMPPCでは 1×105 photon/5μsまでリニアリティを保たない
しかし、25μm pitchのものは、　1×105 photon/5μsまで 　リニアリティを保つことが分かった