R8900U でのダイナミックレンジ

R3479と同様に、NDフィルターの透過率から期待される出力光電子数

と測定値から計算した光電子数をプロットし4.13式でフィッティングし た[10]。

図5.14にその結果を示す。

Linearity

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 200 400 600 800 1000

Expexted p.e.

Output p.e.

Linearity Deviation

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10

0 200 400 600 800 1000

Expected p.e.

Deviation(%)

図 5.14: R8900Uダイナミックレンジ。左図 : Linearity（横軸: NDフィ ルターの透過率より期待される出力光量(p.e.)、縦軸 : 実際の出力光量 (p.e.)。右図: Deviation（横軸: 期待光量(p.e.)、縦軸 : 直線からのずれ (%) を表す。飽和点は248であった。

図5.14左は、R8900U-200-M4のダイナミックレンジを示す。図5.14右 は直線からのずれを示す。得られた飽和点(a点)の結果は248 p.e. であっ た。これはR3479で得られた64本のPMTの飽和点の平均値(165 p.e.) と比べると約1.50倍大きくなっている。この原因は、今回のパフォーマ ンステストの際にR8900Uで使用したプリアンプがR3479で使用してい るプリアンプMAX4107でなく、プリアンプAD8009ARであり、その飽 和点がMAX4107と比べ約1.5倍程度である事から説明出来る。図5.15に AD8009ARとMAX4107のダイナミックレンジを比較した結果を示す。

また、次々頁でダイナミックレンジが大きくなった事での利点につい

図5.15:プリアンプMAX4107とAD8009ARのダイナミックレンジの比較結果。横軸がダミーシグナルの入力電 圧、縦軸がプリアンプで増幅後の出力電圧。AD8009ARの方が約1.5倍ダイナミックレンジが良い事が分かる。[14]

PMTのダイナミックレンジが大きくなるという事は、より大きな光量 でもPMTで識別できる信号として出力できるという事実を表す。すなわ ち、よりエネルギーの高いガンマ線から放出されるチェレンコフ光の信 号まで見えるようになり、望遠鏡で見えるガンマ線のエネルギーレンジ が広くなるのである。この事による利点は図1.1を見ると分かる。

図1.1に示している、高エネルギー帯に分布している逆Compton散乱 (図中青色で示すfrom Inverse Comptonの曲線、上がって下がる形をし ている)、π⁰ →2γ(図中橙色で示すfrom Protonの曲線、平らな形をして いる) という2種類の起源によるガンマ線エネルギースペクトルは数十 GeVから数百TeVの4桁程度に渡って分布していると言われている。従っ て、これら2つの起源によるガンマ線を区別する為には数十GeVから数 百TeVの4桁程度の広いレンジに渡ってのエネルギースペクトルの同一 観測施設による信号の取得が望まれる。

今回のR3479のパフォーマンステストにより、現在のCANGAROO-III 望遠鏡でのダイナミックレンジは160 p.e. 程度である事が分かった。こ のダイナミックレンジでは数百GeVから数TeV程度の1桁に渡るガンマ 線のエネルギースペクトルしか見る事が出来ない。しかし、R8900Uで示 した様にダイナミックレンジが上がり、見えるエネルギー領域が上がれ ば2つの起源によるガンマ線の判別につながるのである。新しいPMT、

R8900Uでのダイナミックレンジは250 p.e.程度とR3479の1.5倍程度 上がったに過ぎない。しかし、信号の取得法を工夫（1つのPMTにつき ADCを2つ用意し、250 p.e.以下の信号はプリアンプによる増幅を行い ADCで変換、250 p.e.以上の信号に対してはプリアンプの増幅を行わず にADCで信号を変換し0から10000 p.e.程度まで信号の取得をするなど）

することで上記4桁に渡っての信号の取得を実現する事ができる。

ダイナミックレンジが1.5倍に上がった点、上記信号取得の工夫を考慮 すると、ダイナミックレンジが大きくなった事で4桁のより広いエネル ギーレンジに渡って信号の取得が可能になったといえ、この点で新しいプ リアンプAD8009ARを採用しているPMT、R8900Uは現行のR3479(プ

MAX4107)