Caratteristiche temporali impulso 0.30.5<t <50ns MCP
annuncio pubblicitario
Caratteristiche temporali impulso 0.3<tr<20ns 0.5<tD<50ns MCP AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 1 Spread nel tempo di transito-Risoluzione temporale •Electron transit time (typically 10-80 ns) MCP: 0.53 ns • Transit time spread (TTS) : MCP ≈ 100 ps Dipende da geometria e da tensione alimentazione •Photocathode size • Photocathode- first dynode geometry • Overall dynode geometry • Ratings ( Voltage) AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 2 TTS importante in esperimenti dove si deve determinare la distribuzione dei tempi di arrivo degli impulsi all’anodo: MISURE DI VITA MEDIA AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 3 Tecniche di rivelazione •Integrazione- Misura corrente media • Fotoconteggio RUMORE____FONDO AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 4 Sorgenti di rumore per un PM •Shot noise del segnale da rivelare •Shot noise della luce di fondo •Shot noise del segnale di fondo: Emissione termoionica AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 5 Raffreddare il catodo J = AT e 2 Wth ! KT Catodo con bassa Wth_ sensibile IR alto noise AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 6 La corrente di buio dipende dalla tensione di alimentazione AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 7 Due contributi alla corrente di buio 1) TE catodo 2) TE dinodi Emiss. dinodi AA 2009/10 Impulsi di ampiezza indistinguibile dal segnale “buono” Impulsi di ampiezza minore Emiss. catodo Laboratorio di Fisica della Materia 8 AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 9 From specs : cathode 51 mm Maximum average anode current: 100 µA Anode dark current: 20 nA Pulse duration: 5 ns Max counts: 108-109cps Dark counts: 104-105 cps Reducing cathode size dark current decreases (magnetic lens) AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 10 Range dinamico e linearità Ratings: max average current Max linearity Per sfruttare al meglio queste caratteristiche il partitore di tensione deve essere opportuno AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 11 AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 12 Voltage divider CW Pulsed AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 13 CW R partitore dipende da Imax<< Ip Ad es, Imax=.01Ip: altrimenti perdo linearità Imax dipende da ratings PM Pulsed Ipeak alta ( specificata da ratings): si deve aumentare V ultimi dinodi per eliminare carica spaziale. Condensatori per fornire carica: C > AA 2009/10 I tp !V dinodo Laboratorio di Fisica della Materia 14 Effetto di un campo magnetico µ-metal shield AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 15 Tecnica di fotoconteggio Segnale elvato: si misura corrente Rivelazione di singoli impulsi all’anodo Det AA 2009/10 Amp Disc Laboratorio di Fisica della Materia Count 16 CW photon counting •Max rate conteggio dipende da PM+ elettronica •Limite superiore νmax≈qualche centinaio MHz •Problemi a frequenze troppo elevate: non si separano singoli fotoelettroni e corrente media troppo alta. Perdita linearità νmax≈1/tw AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 17 La discriminazione dei singoli impulsi AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 18 Amplificatore: BW 300 MHz-1GHz Discriminatore leading edge: BW >300MHz Soglia minima 10-20 mV Leading Edge Discriminator t t 1 200 2 Walk= t -t 0 2 Hp: Tutti gli impulsi hanno lo stesso profilo temporale ma ampiezza diversa 1 -200 V -400 -600 -800 -1000 -1200 AA 2009/10 0 100 200 300 Time (ps) 400 500 Walk: jitter nel tempo di discriminazione. Si perde informazione sul timing impulso Laboratorio di Fisica della Materia 19 Discriminatore a frazione costante CFD Before the discrimination 1200 1000 1000 800 800 600 400 400 V V 600 -V(t-!) 200 200 0 0 -200 -400 Zero crossing -200 fV(t) 0 AA 2009/10 100 200 300 400 Time (ps) 500 600 -400 0 100 200 300 400 Time (ps) Laboratorio di Fisica della Materia 500 600 20 Schema a blocchi AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 21 Contatore AA 2009/10 Laboratorio di Fisica della Materia 22 Vantaggi e svantaggi PC Vantaggi •Elevato range dinamico •Alta linearità •Basso fondo AA 2009/10 Svantaggi •Elettronica veloce •Misure “lunghe” •Rivelatori con alto guadagno •Alta stabilita’ termica Laboratorio di Fisica della Materia 23
