Long Term Stability Test

Long Term Stability Test

University of TsukubaYusuke TAKAHASHI

2009/07/29for ILC meeting

Ｃｕｔ

• (P7-P4)-(P4 -P1) <0 :peak position correction• (P4-P1)-(P5+P2) >0 　 (P7-P4)-(P8+P5) >0 : Pk–Pk is away enough

d SGain

e A

d = p1-p0S = ADC Resolution (= 0.25pC/ADCcount)e = electric charge(= 1.6 x10-19 C)A = HAMAMATSU AMP Gain(= 63)

)

82

7exp(6)

52

4exp(3)

22

1exp(0

222 p

pxp

p

pxp

p

pxp

Rejected ADC distribution

Correction of 3-Gaussian fit

Before

After

Gain Vs Vbias (Before)Type A Type B

Sample#1102

Sample#1103

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

Gain Vs Vbias (After)Type A Type B

Sample#1102

Sample#1103

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

• 温度を横軸に、 V0 , Capacitance をそれぞれ縦軸にとり温度依存性を見る

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

)( 0VVe

CGain bias

Ｖ０ Temperature dependence (Before)

・ #1102 Type A・ #1102 Type B・ #1103 Type A・ #1103 Type B

TTV )(0

#1102 Type A α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.84 ± 0.02 V

#1102 Type B α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.83 ± 0.02 V

#1103 Type A α:0.053 ± 0.001 V/℃β:72.82 ± 0.02 V

#1103 Type B α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.88 ± 0.02 V

α:Temperature coefficient [V/℃]

β:V0 [V] @ 0 ℃

Ｖ０ Temperature dependence (After)


TTV )(0

#1102 Type A α:0.050 ± 0.001 V/℃β:72.82 ± 0.02 V

#1102 Type B α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.79 ± 0.03 V

#1103 Type A α:0.053 ± 0.001 V/℃β:72.80 ± 0.02 V

#1103 Type B α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.86 ± 0.02 V

α:Temperature coefficient [V/℃]

β:V0 [V] @ 0 ℃

Capacitance Temperature dependence （ Before ）

#1102 Type A Capacitance 1.584 ± 0.004 ×10-

2pF

#1102 Type B Capacitance 1.611 ± 0.004 ×10-

2pF


2pF


2pF

CTC )(


Capacitance is assumed to be no temperature dependence.

Capacitance Temperature dependence （ After ）


2pF


2pF


2pF


2pF

CTC )(


Capacitance dose not depend at the temperature.

Capacitance is assumed to be no temperature dependence.

Set Up （ NoiseRate ）

Clock

GeneratorGate Generator

Width 0.5s

Voltage

source

Discriminator

Thermostatic

chamber(25℃)

MPPC AMP×63×10

Coincidence

25ns

Vth

1HzPC

Scaler

GPIB

CAMAC

10MHz

Discriminator

Digital

Multi Meter

ECL

to

NIM

20ns

hoge

Noise

RS232C

25ns

Threshold Curve

Vth [mV]

Vth [mV]

Sample#1102Type A

Over Voltage 3[V]

Width 25 ns

Threshold Curve (derivation)

Threshold Curve

322

1

2

)30(p

p

pVerfc

ppVtScalerCoun thth

dttxerfcx

2exp2

Noise Rate(0.5 p.e.)Type A Type B

Sample#1102

Sample#1103

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

Noise Rate grows, too , as the temperature rises.

#1103Type A

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

The cause of the miss data is unknown.Remeasurement was

finished.But, the analysis has not

finished yet.

Noise Rate(1.5 p.e.)Type A Type B

Sample#1102

Sample#1103

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

Cross-Talk ProbabilityType A Type B

Sample#1102

Sample#1103

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

Cross-Talk Probability doesn’t depend at the temperature.

.).5.0(

.).5.1(

epVtsscalercoun

epVtsscalercounP

th

thcrosstalk

Leakage CurrentType A Type B

Sample#1102

Sample#1103

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

Leakage Current grows, too , as the temperature rises.

ProgressThe measurement of long-term stability began on July 7.

Sample #1102

Sample #1103

T = 85 ℃⊿ V = 3 V

Temperature monitor

Summary & Plan

• V0 changes into the temperature linear.

• Capacitance and Cross-Talk Probability doesn’t depend at the temperature.

• Leakage Current depends at the temperature. Plan

Summary

• It is necessary to do the remeasurement data analysis.

• It is necessary to do Cross Talk correction. (accidental 2p.e. signal is excluded)• Leak Current is analyzed, and understood.

Back Up

回路図

T=40℃ Vbias 79.07Type BType A

Sample#1102

Sample#1103

GainV0

Type A :74.10 ±0.01 VType B :74.12 ±0.01 V

V0Type A :74.14 ±0.01 VType B :74.17 ±0.01 V

Sample#1102

Sample#1103

V0 が一致し、 Capacitance も一致した。⇒ 新しい回路で Gain に対する差異はない。

・ Type A・ Type B

・ Type A・ Type B

CapacitanceType A :1.601±0.006×10-

2pFType B :1.644±0.008×10-

2pF

CapacitanceType A :1.586±0.006×10-

2pFType B :1.611±0.006×10-

2pF

)( 0VVe

CGain bias

Gain Vs VbiasType A Type B

Sample#1102

Sample#1103

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

• 温度を横軸に、 V0 , Capacitance をそれぞれ縦軸にとり温度依存性を見る

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

Ｖ０温度依存性


TTV )(0

#1102 Type A α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.84 ± 0.02 V

#1102 Type B α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.83 ± 0.02 V

#1103 Type A α:0.053 ± 0.001 V/℃β:72.82 ± 0.02 V

#1103 Type B α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.88 ± 0.02 V

α: 温度係数 [V/℃]β:0℃ のときの V0 [V]

Capacitance 温度依存性#1102 Type A Capacitance 1.589 ± 0.004 ×10-

2pF


2pF


2pF


2pF

CTC )(


Capacitance には温度依存性がないと仮

定

Gain Vs Vbias （２）

σ が２倍になる Vbias 79.0[V]を上限として同じ解析をした

Sample#1102Type A

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

↓ ： Pedestal を Gaussian Fit したときの σ を Bias Voltage で比較した

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

Ｖ０温度依存性（２）


TTV )(0

#1102 Type A α:0.049 ± 0.001 V/℃β:72.86 ± 0.03 V

#1102 Type B α:0.050 ± 0.001 V/℃β:72.83 ± 0.03 V

#1103 Type A α:0.050 ± 0.001 V/℃β:72.88 ± 0.03 V

#1103 Type B α:0.051 ± 0.001 V/℃β:72.90 ± 0.03 V

α: 温度係数 [V/℃]β:0℃ のときの V0 [V]

高温領域でも温度に対して線形に依存する。

Capacitance 温度依存性（２）#1102 Type A Capacitance 1.584 ± 0.004 ×10-

2pF


2pF


2pF


2pF

CTC )(


Capacitance には温度依存性がないと仮

定

温度が上がるにつれてCapacitance が小さくなっている。

Summary & Plan

• 60℃ までの Gain , Noise Rate ,Cross Talk , Leak Current の測定を終えた。• V0 , Capacitance ,Cross Talk ,

　 Leak Current に温度依存性があるように見える。

Plan

Summary

• 引き続き予備実験を続ける。（ 25 ～ 60℃ の再測定）

• Noise Rate ,Leak Current の解析・理解を進める。

Rejected ADC distributionsType A Type B

Sample#1102

Sample#1103

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

• T=40,50,60 について棄却したデータの ADC 分布を見る。

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

・ 25・ 30・ 40・ 50・ 60

T=40℃ Vbias 79.07Type BType A

Sample#1102

Sample#1103

T=40℃ Vbias 79.27

T=40℃ Vbias 79.47

T=50℃ Vbias 79.07

T=50℃ Vbias 79.27

T=50℃ Vbias 79.47

T=50℃ Vbias 79.67

T=60℃ Vbias 79.07

T=60℃ Vbias 79.27

T=60℃ Vbias 79.47

Documents

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