VI WORKSHOP DO GRUPO DE FÍSICA E ASTROFÍSICA DE NEUTRINOS
V ENCONTRO NEUTRINOS ANGRA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC – 25 E 26 DE JUNHO DE 2009
CARACTERIZAÇÃO DE UMA PMT COM 64 PIXELS
ARTUR VILAR
([email protected])
26 DE JUNHO DE 2009
Sumário
1.
Contexto
2.
MAPMT H7546B
3.
Arranjo Experimental para Caracterização da MAPMT
4.
Determinação do ganho: detecção de fotoelétron único
5.
Determinação do ganho: método estatístico
6.
Resultados
7.
Referências
Contexto
•
Colaboração entre o CBPF e a UFABC no projeto de construção de um
telescópio (MonRat) para monitoramento de radiação cósmica ultraenergética (entre 1017 eV e 1020 eV) através da detecção de fluorescência
do nitrogênio da atmosfera;
Figura 1 - Emissão de radiação de fluorescência atmosférica
Contexto
•
O MonRat é composto por:
–
–
–
–
–
–
Um espelho com raio de curvatura de 39,2 cm e um ângulo de abertura de 2,04o;
Filtro para seleção de radiação-ultra violeta;
Uma fotomultiplicadora multianódica (MAPMT);
16 pré-amplificadrores;
4 módulos de processamento de dados (MPD) com comunicação USB;
1 fonte de alta tensão.
Figura 2 - Esquema experimental do telescopio monitor de radiação atmosférica
MAPMT H756B
•
•
Fotomultiplicadora com 64 pixels 8 x 8 pixels (2 mm x 2 mm);
Modelo H7546B da Hamamatsu;
•
•
Melhor resposta na região do ultra-violeta;
Ganho de cada um dos pixels em torno de 106 a -950 V.
Figura 3 – Fotomultiplicadora
Figura 4 – Câmara
utilizada
escura
no projeto
para caracterização
(Esq.) e o gáfico
de MAPMT
do ganho dos pixels (Dir.)
Atividades Desenvolvidas
•
Migração da eletrônica VME para Módulo de Processamento de Dados (MPD);
•
Caracterização, em carga, do sistema MPD + Pré-amplificador;
•
Caracterização da MAPMT
–
Determinação do ganho de cada um dos 64 pixels;
Arranjo Experimental para
Caracterização da MAPMT
Figura 5 – Arranjo experimental para caracterização da fotomultiplicadora H7546B
Software de Aquisição de Dados
•
•
Desenvolvido em ROOT;
Comunicação USB.
Figura 6 – Software de aquisição de dados em ROOT
Determinação do ganho
•
O objetivo geral da caracterização é determinar o ganho de todos os
canais da MAPMT. Tal tarefa foi realizada de duas maneiras:
–
Experimento de detecção de fotoelétron único
–
Método estatístico
Detecção de Fotoelétron único
•
•
Metodologia clássica aplicada para todos os pixels;
Baixo número de eventos;
Figura 7– Espectro de fotoelétron único
Método Estatístico
•
Método utilizado para determinar o ganho de uma PMT em que o pico
de um fotoelétron não é óbvio ;
•
No caso da MAPMT trabalhada:
•
•
Sinal de baixa amplitude na região do fotoelétron;
Sinal rápido: dificuldade na pré-amplificação;
•
O método consiste em variar a quantidade de fotoelétrons detectados
pela PMT, relacionando-se o valor central (μ) da distribuição em carga
com a respectiva variância (σ2);
•
Observa-se uma região linear e uma região de saturação no gráfico σ2 x μ.
Método Estatístico
Figura 8– Histograma das amplitudes variáveis do método estatístico
Método Estatístico
Figura 9– Método estatístico: região linear e região de saturação
Método Estatístico
Resultados
Figura 10– Calibração do sistema MPD + pré-amplificador
Resultados
Figura 11– Comparação entre os métodos do fotoelétron e estatístico
Resultados
Figura 12 – Ganho dos 64 pixels da MAPMT H7546B
Resultados
Figura 13 – Histograma do ganho dos 64 pixels da MAPMT H7546B
Resultados
Figura 14 – Distribuição do ganho dos 64 pixels da MAPMT H7546B
Conclusões
•
Ganhos em torno do valor central (1,57 ± 0,10) x 106 ;
•
Os resultados obtidos para o ganho e para a uniformidade dos 64 canais
da MAPMT estão de acordo com o esperado (106) e com o observado em
trabalhos de caracterização de fotomultiplicadoras multianódicas.
Referências
1.
2.
3.
OLIVEIRA, M. A. L. de - Monitor de radiação atmosférica. Projeto de
Pesquisa Científica para o Edital Universal MCT/CNPq 014/2008. 2008.
Lane, C. E. - Statistical PMT Gain Determination. 2008.
Lane, C.E. – Gain Determination for R1408 PMTs. 2007.
FIM
•
Agradecimentos a todos do LSD, em especial a Tháynea Blanche e
Leandro Amaral.