ToT の較正

ToTの較正は、ある基準の電荷量の信号に対して出力されるToTの値を任意に設定す ることである。ToTの較正はプリアンプのフィードバック電流を変えることで行う。これ により、出力信号である三角波の形状が変化する。Fig.2.25の右図のように、同じ閾値で も三角波の出力波形によってToTが変動するため、基準電荷量に対応する適切なToTの 値に近づけるようにフィードバック電流を調整する。

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Threshold [e]

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

# pixels Target threshold : 3600e

Blue : Before tuning Red : After tuning

Fig. 2.24: 閾値の較正の結果。閾値が電子3600個相当の電荷量になるように設定した。横 軸は閾値に相当する電荷量で、縦軸はピクセルチャンネルの数である。青が較正前で、赤 が較正後である。

ToTの較正は、最初にグローバルレジスタにあるPrmpVbpfと呼ばれる8ビットのレ ジスタの値を変更することで全てのピクセルチャンネルのプリアンプのフィードバック電 流を設定する。その次に、各ピクセルチャンネルのアナログ回路にあるFDACと呼ばれ る4ビットのレジスタの値を変えてフィードバック電流の微調整を行い、ToTの較正が完 了する。

ToTの較正は以下の手順で行った[8]。

1. Fig.2.2の左下にある内部電荷注入回路におけるキャパシタC_inj1またはC_inj2から既 知の電荷量をプリアンプへ入力する。この注入電荷量に対してToTの目標値を決 める。

2. PrmpVbpfの値を変えながらToTの値を測定する。ToTの測定は複数回行い、その 平均値をとる。この時に得られたデータに対して次の式をフィッティングする。

ToT = a

PrmpVbpf +b (2.2)

3. フィッティングした後に、目標値のToTに最も近くなるPrmpVbpfの値を求める。

4. 次に、FDACの値を調整する。これはTDACの決定と同様に二分探索法により行う。

Fig. 2.25: ディスクリミネータ回路の閾値とプリアンプのフィードバック電流による電荷 量-ToT変換への影響。(左)閾値によるToTの変化。(右)プリアンプ出力信号によるToT の変化。

今回は、電子20000個相当の電荷量に対してToTの値が10になるように設定し、ある ピクセルが返すToTの値の分布をFig.2.26に示す。ToTの測定はピクセル2列分つまり 672個のピクセルチャンネルに対して50回行った。

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ToT 0

50 100 150 200

250 Target ToT : 10 for 20000e Blue : Before tuning Red : After tuning

Fig. 2.26: ToT較正の結果。ToTが電子20000個相当の電荷量に対して10になるように 設定した。横軸はToTの測定を50回行った時の平均値で、縦軸はピクセルの数を示す。

青が較正前で、赤が較正後である。

較正前は、ToTの分布は8付近で広がっていたのに対し、較正後のToTの分布は10付 近で狭いピークをもつ形に変わっている。これより、ピクセルに対してToTの値を設定 できていることがわかる。