А. С. АБРАМОВ, Н. Ю. БЛИНОВ, А. В. ИВАНОВА,
М. Г. КОРОТКОВ, А. В. ПОПОВ, P. PICOZZA1, V. BIDOLI1,
M. CASOLINO1, M. P. DE PASCALE1, I. MODENA1,
A. MORSELLI1, L. NARICI1, E. REALI1, R. SPARVOLI1, M. RICCI2, P. SPILLANTINI3, G. CASTELLINI3, W. BONVICINI4, A. VACCHI4, N. ZAMPA4, P. CARLSON5, M. BOEZIO5, C. FUGLESANG6
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Dept. of Physics of Univ. INFN Sezione di Roma 2, Rome, Italy;
2L. N.F., INFN, Frascati, Italy;
3Dept. of Physics of Univ. and Sezione INFN of Florence, Firenze, Italy;
4Dept. of Physics of University of Trieste and Sezione INFN of Trieste, Italy;
5Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden.;
6European Astronaut Centre, ESA, Cologne, Germany.
Использование КРЕМНИЕВЫХ ФЭУ для
космофизической аПпаратуры
В течение ряда лет в МИФИ совместно с ГУП «НПП Пульсар» разрабатывается кремниевый твердотельный фотоэлектронный умножитель(SiФЭУ), представляющий собой фотоприемник на основе упорядоченного набора (матрицы) p-n-переходов (размером примерно 40 мкм), выполненного на общей подложке.
В настоящее время разрабатывается спектрометр ядер космических лучей «София», сцинтилляционные детекторы в котором выполнены на основе SiФЭУ. Размер чувствительной области умножителя порядка 1x1мм2 , для решения проблемы малой чувствительной площади SiФЭУ предложено собирать свет при помощи переизлучающего (WLS) волокна и через световод (шифтер) посылать собранный свет на чувствительную поверхность умножителя. Такая конструкция сцинтиллятора, шифтера и SiФЭУ получила название - «тайл». В ходе работы были получены «тайлы» различных конфигураций: квадратные 3x3см2, прямоугольные пластины 10x0,8х0,5см3. Исследования проводились на космических лучах и на пучке электронов. Основные требования к «тайлам» – быстродействие, т. е. время отклика «тайла» на пролет частицы через чувствительную область. Собственное разрешение SiФЭУ составляет 30пс. В настоящее время для проверки быстродействия регистрации «тайлами» космических частиц и ядер проводится эксперимент совместно с итальянскими специалистами на ускорителе в Frascati (Италия).
Характеристики «тайлов» приводятся в табл.1:
тайл | сцинтиллятор | Шифтер | тайл | сцинтиллятор | шифтер |
T1 | SC-301 | Y11 | T5 | BC-404 | BCF92 |
T2 | SC-301 | Y11 | T6 | BC-404 | BCF92 |
T3 | BC-418 | BCF92 | T7 | SC-301 | Y11 |
T4 | BC-404 | BCF92 | T8 | SC-301 | Y11 |
Табл.1. Исследование временного разрешения «тайлов» проводилось при различных условиях: изменение напряжения питания, изменение точки прохождения пучка электронов относительно SiФЭУ, изменение угла прохождения пучка через «тайл».
Были получены следующие данные: Табл.2
тайл | Uо В | Uо-0,5 B | Uо-1 B | Uо-1,5 B | Uо-2 B |
σ, нс | |||||
T1 | 1,23±0,11 | 2,27±0,33 | 2,10±0,37 | 3,93±0,44 | 3,95±0,36 |
T2 | 2,04±0,13 | 2,37±0,14 | 2,41±0,35 | 2,37±0,14 | 2,48±0,34 |
T3 | 0,87±0,10 | 1,11±0,10 | 1,00±0,18 | 2,52±1,09 | - |
T4 | 0,88±0,11 | 0,89±0,08 | 0,87±0,18 | 0,80±0,13 | - |
тайл | σ, нс | тайл | σ, нс |
T5: 10 мм от SiФЭУ | 1,00±0,09 | T7: 10 мм от SiФЭУ | 1,57±0,09 |
45 мм от SiФЭУ (центр) | 0,94±0,02 | 50 мм от SiФЭУ (центр) | 1,64±0,04 |
80 мм от SiФЭУ | 0,79±0,05 | 90 мм от SiФЭУ | 1,51±0,05 |
T6: 10 мм от SiФЭУ | 0,86±0,07 | T8: 10 мм от SiФЭУ | 1,47±0,05 |
45 мм от SiФЭУ (центр) | 1,04±0,01 | 50 мм от SiФЭУ (центр) | 1,64±0,04 |
80 мм от SiФЭУ | 1,09±0,14 | 90 мм от SiФЭУ | 1,51±0,04 |
тайл | θ=90° | θ=45° | тайл | θ=90° | θ=45° |
σ, нс | σ, нс | ||||
T3 | 0,87±0,10 | 0,86±0,05 | T4 | 0,88±0,11 | 0,91±0,06 |
По полученным результатам можно сделать вывод, что конструкция «тайла» с шифтером не подходит для использования его в качестве детекторов света во времяпролетной системе, следующий этап исследований - исключение шифтера и использование SiФЭУ 3x3 мм2.
Авторы считают своим долгом выразить признательность и коллаборации SiPM за предоставленную информацию и образцы «тайлов».
