CYRIC Hyperball2 technical memo

ADC&Timing 関連

ADC 関連

ADC 合わせ• 60Co の線を見て合わせる• 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 0.0738 %)

• 出力されるパルスは大体、 shaping time×6 くらいの幅になる

Example : ADC 波形

Shaping amp for ADC

• Pole zero は回し切りで OK– 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• Reset 後の baseline の変動 @ 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

Example : Pole zero

Example : Reset 後

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

Example : Clover reset

Timing 関連

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

Example : TFA out

Vth が高いときれいに見える

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

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

Example : Vth

Example : CFD zero cross

Example :Time resolution

~6 ch×1.56=~10 ns @ better Slot

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 )

Example :Timing のフローチャート