UBA R8900U シリーズについて

第 5 ^{章 次世代} PMT ^、 Ultra

R3479(Bialkali)R8900U-200-M4(UltraBialkali) eectivearea(mm2 )=Seϕ=15mm=176.723.5mmsquare=552.25 realarea(mm2 )=Sr24mmHEX=498.327mmsquare=729.00 lightguidegain=eLG2.01.0(nolightguide) eLGSe/Sr=fgeom0.70920.7575 fKD10.800.70 fPMT=fgeomfKD10.56740.5303 fQE[email protected]@350nm fgeomfQE=ϵtotal0.56740.9015 FOM1.01.6 fgeom=(1-3.5/L)−2 L=40mm,fgeom=0.8835(+10%) 5.1:R3479とR8900U-200-M4の効率比較予測。単位面積あたりで比較している。R8900U-200-M4のほうが約 倍程度効率が良いと予想される。

R3479が丸型のラインフォーカスタイプであるのに対し、R8900Uはメ タルチャンネルダイノード、マルチアノード(4 ch)の角型PMTでありそ の形状は大きく異なる。図5.1にPMT R3479とR8900Uの写真を示す。

R8900Uはメタルチャンネルダイノード型PMTでダイノードが薄型であ

図 5.1: R3479（円柱型）とR8900（角型）。

ると同時にその間隔も非常に狭く全長がコンパクトであり時間特性に優 れているという特性がある。

 また、R8900Uは角型のPMTであり、円柱型PMTであるR3479とこ の点でも異なる。従って、R8900Uはカメラ容器に隙間なく設置が可能で あるため有効面積を多く取る事が出来る。R3479の場合この隙間を埋め、

かつ集光率を上げるため六角型ライトガイド(LG)を用いていたが、4.5 節で述べたようにLGの内面はアルミ蒸着され、さらにSiOでコーティン グされており非常に傷つきやすい。CANGAROO-IIIの観測場所は砂漠 環境であり、細かな砂がLG内面及びPMTの入射窓についてしまうが、

大きな集光率の低下はないとはいえ(4.5節)、LGが傷つく事を考慮する と、LGやPMTを直接拭いたり、水で洗い流すことは出来ない。一方、

R8900UではLGが不要なので、その入射窓を直接洗浄することができて

メンテナンスが容易であるという利点もある。

 表5.2にR8900Uシリーズの仕様、図5.2に構造を示す。

PMT R8900Uの仕様

特性 数値

外形サイズ 30mm(square)×29mm 入射窓 Borosilicate(R8900U-200-M4)

UVガラス(R8900U-203-M4) フォトカソードサイズ 23.5mm square.

フォトカソード材質 Ultra Bialkali

ダイノード 10段メタルチャンネルダイノード型

量子効率 43％(400nmの入射光に対して)

ゲイン 1.6×10⁶ at 800V

上昇時間(PMTのみ) 1.4nsec 電子走行時間 11.4nsec

表 5.2: 空気チェレンコフ光のスペクトルは主に300〜600nmに広がって おり、R8900はこの波長域で感度をもつ。

図 5.2: R8900Uシリーズの構造を記す。

今回試験したR8900Uはマルチアノード4チャンネルタイプであり、ひ とつのユニットに4つの出力がある点もR3479と異なっている。図5.2に 示すように正面から見て光電面を4分割した部分がP1〜P4までの出力に 対応する。

 以下にR8900Uの構造(図5.2)とディバイダー回路(図5.3)を示す。

図5.3ではネガティブの高電圧をかけているが、実験ではR3479と同様

図 5.3: R8900Uシリーズのディバイダー回路図。図ではネガティブの高 電圧をかけているが、実験ではR3479と同様にカソードをGNDに、ア ノードをポジティブにすることで、プラスの高電圧で測定を行った。こ の方がよりノイズは小さい。

にカソードをGNDに、アノードをポジティブとするディバイダー回路を 作成し、R8900Uを動作させた(この回路の動作は後述する)。与電圧をネ ガティブからポジティブと変更した事で、信号を電流で見る事は出来な いが、暗電流、及び放電を減らす事が可能となる。CANGAROO-IIIでは DCカップリングで入力を行っているのでポジティブの与電圧で問題は生 じない。

 今回の実験ではR8900Uの中でも入射窓がBorosilicateガラス(硼硅酸 ガラス)のR8900U-200-M4とUVガラスのR8900U-203-M4の2種類を用 意し、その比較も行った。