基于SiPM读出大面积薄塑闪片时间性能的研究PPT课件

1、报告人:周冰倩 2019.10.11基于SiPM读出大面积薄塑闪片时间性能的研究报告内容 1.研制背景2.研制方案及结果分析3.小结1.研制背景 放射性束物理是当前核物理研究的热门领域；世界上各大实验室已建造的各具特色的RIB产生装置；基于这些装置，发现了许多新的物理现象，促进了核物理等学科的发展。1.研制背景 在RIB产生装置上，B-TOF-E方法是常用的粒子鉴别方法;TOF探测器的时间分辨决定着碎片质量数的鉴别;常用的TOF探测器：塑料闪烁体探测器。S2S2 TOF detector：BC420 + H2431FRSGSITOF DetectorPlastic scintillators：

2、EJ212 or EJ230PMT：H1949-50MODPosition：F2, F3, F5, F7, F8, F11, and F12Active area：120mm(or 100mm)x100mm. (240mmx100mm for F5).Thicknesses：0.1, 0.2, 1.0, and 3.0mm.BigRIPSRIKEN1.研制背景 RIB装置上塑闪TOF探测器：在具有较大面积的同时要具有较薄的厚度，物质层越厚，穿过RIB的横向及纵向动量展宽越大，目标核传输效率越低76Ge+Be66FeF1塑闪厚度塑闪厚度 (mm)传输效率传输效率塑闪厚度影响传输效率RIBLL2束

3、线 大面积薄塑闪片-不利于光的收集,影响时间分辨。 目标：提高大面积薄塑闪片的时间分辨。2.研制方案及结果分析 塑闪：EJ-212 尺寸：1001000.5mm3SiPM 新型光子读出器 多个工作于雪崩模式下APD组成滨松：S13360-3050PE2.1 S13360-3050PE性能研究读出电路示意图电压电压 (V)电流电流 (A)源表Keithley 2635A测试I-V曲线示波器测试暗计数率信号幅度信号幅度 (mV)计数率计数率 (Hz)58V单光电子峰信号幅度信号幅度 (mV)计数计数58V1 p.e.2 p.e.3 p.e.4 p.e.5 p.e.6 p.e.7 p.e.LED光无

4、LED光测试源：239Pu源置于塑闪中心通过薄纸上的小孔准直：3mm 单边3个SiPM串联 单边6个SiPM串联 单边9个SiPM串联 单边12个SiPM串联2.2 SiPM数量及连接方式对时间分辨的影响 单边12个SiPM，3支串联再并联 单边个12SiPM，6支串联再并联2.3 电子学的连接FTA820CCF8000延迟线GG8020CO4020QDCTDCtriggerFTA820CCF8000延迟线GG8020CO4020QDCTDC塑闪片塑闪片甄别甄别延迟延迟符合放大放大信号1SiPMSiPM信号22.4 实验数据对比 经过对比发现单边12个SiPM串联的方式时间分辨更好单边3个Si

5、PM串联单边12个SiPM，3支串联再并联单边6个SiPM串联单边9个SiPM串联单边12个SiPM串联单边12个SiPM，6支串联再并联2.5 波形处理3支串时间时间 (s)幅度幅度 (V)信号幅度信号幅度 (V)信号半高宽信号半高宽 (ns)信号上升时间信号上升时间 (ns)单边3个SiPM串联单边6个SiPM串联单边12个SiPM，3支串联再并联单边9个SiPM串联单边12个SiPM串联单边12个SiPM，6支串联再并联 单边3个SiPM串联的波形2.6 各个点的时间分辨 单边12个SiPM串联测试源：239Pu源置于塑闪中心通过薄纸上的小孔准直：3mm25个点X (mm)Y (mm)p

6、s2.7 整体的时间分辨X (mm)Y (mm)nsLog(q1/q2)(t1+t2)/2 channelY(mm)(t1+t2)/2-7.98*Log(q1/q2) channelps(t1+t2)/23. 小结 单边12支SiPM串联可得到较好的时间分辨,因为其具有较快的上升时间及较大的信号幅度； 位置修正后，整体的时间分辨好于160ps； 综上，这一研究对RIB装置上的TOF探测器设计具有指导意义。谢谢各位！报告内容1.研制背景2.研制方案及结果分析3.小结1.研制背景放射性束物理是当前核物理研究的热门领域；世界上各大实验室已建造的各具特色的RIB产生装置；基于这些装置，发现了许多新的物

7、理现象，促进了核物理等学科的发展。在RIB产生装置上，B-TOF-E方法是常用的粒子鉴别方法TOF探测器的时间分辨决定着碎片质量数的鉴别常用的TOF探测器：塑料闪烁体探测器S2S2 TOF detector：BC420 + H2431FRSGSITOF DetectorPlastic scintillators：EJ212 or EJ230PMT：H1949-50MODPosition：F2, F3, F5, F7, F8, F11, and F12Active area：120mm(or 100mm)x100mm. (240mmx100mm for F5).Thicknesses：0.1,

8、0.2, 1.0, and 3.0mm.BigRIPSRIKENRIB装置上塑闪TOF探测器：在具有较大面积的同时要具有较薄的厚度物质层越厚，穿过RIB的横向及纵向动量展宽越大，目标核传输效率越低76Ge+Be66FeF1塑闪厚度塑闪厚度 (mm)传输效率传输效率塑闪厚度影响传输效率RIBLL2束线大面积薄塑闪片-不利于光的收集,影响时间分辨目标：提高大面积薄塑闪片的时间分辨。2.研制方案及结果分析塑闪：EJ-212 尺寸：1001000.5mm3SiPM新型光子读出器件多个工作于雪崩模式下APD组成滨松：S13360-3050PE2.1 S13360-3050PE性能研究读出电路示波器测试暗

9、计数率单光电子峰电压电压 (V)电流电流 (A)信号幅度信号幅度 (mV)计数率计数率 (Hz)信号幅度信号幅度 (mV)计数计数源表Keithley 2635A测试I-V曲线58V58V1 p.e.2 p.e.3 p.e.4 p.e.5 p.e.6 p.e.7 p.e.LED光无LED光测试源：239Pu源置于塑闪中心通过薄纸上的小孔准直：3mm 单边3个SiPM串联 单边6个SiPM串联 单边9个SiPM串联 单边12个SiPM串联 单边12个SiPM，3支串联再并联 单边个SiPM，6支串联再并联2.2 SiPM数量及连接方式对时间分辨的影响电子学的连接 信号1SiPMFTA820CCF8000延迟线GG8020CO4020qdc0tdc0triggerSiPM信号2FTA820CCF8000延迟线GG8020CO4020qdc2tdc2塑闪塑闪实验数据对比(ps) 经过对比发现单边12个SiPM串联的方式时间分辨更好3支串时间时间 (s)幅度幅度 (V)信号幅度信号幅度 (V)信号半高宽信号半高宽 (ns)信号上升时间信号上升时间 (ns)2.3 时间分辨均匀性 单边12个SiPM串联测