Р АЗРАБОТКА ФОТО ДЕТЕКТИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ЛАВИННОГО МНОГОПИКСЕЛЬНОГО ФОТОДИОДА И СПЕКТРОСМЕСТИТЕЛЯ ДЛЯ ДВУХФАЗНОГО ДЕТЕКТОРА НА ОСНОВЕ БЛАГОРОДНОГО. - презентация

1 Р АЗРАБОТКА ФОТО ДЕТЕКТИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ЛАВИННОГО МНОГОПИКСЕЛЬНОГО ФОТОДИОДА И СПЕКТРОСМЕСТИТЕЛЯ ДЛЯ ДВУХФАЗНОГО ДЕТЕКТОРА НА ОСНОВЕ БЛАГОРОДНОГО ГАЗА Д.Ю. Акимов, А.В. Акиндинов, И.С. Александров, Буренков А.А., Данилов М.В., Коваленко А.Г., Стеханов В.Н. Институт Теоретической и Экспериментальной Физики, Москва, Россия 1 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

2 Э КСПЕРИМЕНТЫ ПО ПОИСКУ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ Xenon10,100 at Gran Sasso ZEPLIN III at Boulby mine XMASS at Kamioka LUX at SUSEL Все детекторы истользуют ФЭУ для регистрации вакуумного ультрафиолета. ФЭУ – самый радиоактивный элемент в детекторе Актуальны поиски замены ФЭУ 2 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

3 Ц ЕЛЬ РАБОТЫ Экспериментально продемонстрировать возможность использования Многопиксельного Лавинного Гейгеровского Фотодиода (SiPM) для регистрации люминесценции в жидком ксеноне со спектросместителем Оценить эффективность регистрации ультрафиолетового фотона этой системой Цель данной работы: 3 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

4 М НОГОПИКСЕЛЬНЫЙ Л АВИННЫЙ Г ЕЙГЕРОВСКИЙ Ф ОТОДИОД -V oper Readout Структура ячейкиСхема SiPM Вид матрицы ячеек 4 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

5 М НОГОПИКСЕЛЬНЫЙ Л АВИННЫЙ Г ЕЙГЕРОВСКИЙ Ф ОТОДИОД ЦПТА – «зеленый»ЦПТА – «синий» PDE в зависимости от длины волны для диодов ЦПТА 2x2 mm 2 Заряд: Q = e*N cell *C*(U - U br ) Усиление: M = C*(U - U br ) Эффективность регистрации фотонов: PDE= Q.E.*R G *ε geom 5 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

6 спектр излучения жидкого ксенона (1), спектр поглощения (2) и излучения (3) р- терфенила и эффективность регистрации фотодиода ЦПТА (4) С МЕСТИТЕЛЬ СПЕКТРА 6 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

7 Схема измерений. а) Слой р-терфенила герметизирован между окнами, б) р-терфенил покрыт слоем поли-пара-ксилиленом. 1 – ФЭУ Hamamatsu R7200, 2 – α-источник 241 Am, 3 - окно (сапфир), 4 – р-терфенил, 5 – SiPM, 6 – окно, 7 – Ar атмосфера между окнами, 8 - слой поли-пара-ксилилена. LXe a) b) П ОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА Б) А) Фото собранной конструкции (Ar между фланцами) 2 x 2 мм, 1584 ячеек 7 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

8 С ХЕМА ИЗМЕРЕНИЙ ФЭУ SiPM 8 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

9 В·нс CPTA blue PMT Э КСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ шум α пик 1 ячейка 2 ячейка пьедестал 9 Положения а пика 1 вариант 27 ячеек 2 вариант 84 ячейки

10 N 0 =E α /w, где E α = MeV энергия альфа частицы w = 16.3 ± 0.3 эВ f - коэффициент ослабления света η – эффективность переизлучения VUV в диапазон видимого света ξ – эффективность регистрации фотона SiPM в диапазоне испускания спектросместителя Р ЕЗУЛЬТАТЫ & ВЫЧИСЛЕНИЕ PDE 10 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» Ω1Ω1 Ω2Ω2 Ω2Ω2 WLS α-source sapphire LXe gas Ar MGPD

11 Р ЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ И ВЫЧИСЛЕНИЙ Серия измерений N cells µfΩPDE,% Рис 1а)24± * ±1.2 Рис 1б)72± * ±1.1 P. Benetti, et al., Nucl. Instr. Meth. A505, 89 (2003). For a blue sensitive PMT (QE 20%) with WLS: ~ 10% 11 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

12 MGPD matrix WLS GEM/THGEM LXe surface Grid LXe e-e- Electroluminescence, detected by MGPD Electroluminescence, detected by PMTs Gaseous Xe Предполагаемая схема системы регистрации с высоким разрешением Д АЛЬНЕЙШАЯ РАБОТА 12

13 научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» З АКЛЮЧЕНИЕ Показана возможность использования защищенного спектросместителя в жидком ксеноне. Поли-пара-ксилиленовое покрытие - безопасно для жидкого ксенона. Результаты эксперимента позволяют создать систему регистрации на основе спектросместителя. Конструкция спектросместителя PDE, % Р-терфенил герметизирован между двумя оптическими окнами 9.7±1.2 Р-терфенил покрыт поли-пара- ксилиленовой пленкой 8.4±1.1 Возможно построить низкофоновую фото регистрирующую систему для двухфазного детектора. 13

14 Р ЕЗУЛЬТАТЫ & ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ 84 ячейки 14 научная сессия- конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»