ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ МАТРИЦ КРЕМНИЕВЫХ ФОТОУМНОЖИТЕЛЕЙ ПРИ КРИОГЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована работа матриц Si-ФЭУ MPPC S13360-6050PE с параллельным и последовательным подключением элементов в условиях эксперимента с двухфазным детектором, а также выполнены теоретические расчеты характеристик сигналов таких матриц. Показано, что длительность сигнала при последовательном соединении Si-ФЭУ с хорошей точностью не изменяется, а при параллельном соединении увеличивается с увеличением числа Si-ФЭУ в матрице. В пределах ошибок интегральная амплитуда сигнала при параллельном соединении не зависит от числа элементов в матрице, а при последовательном соединении наблюдается ее ожидаемое падение, обратно пропорциональное числу элементов в матрице. По результатам данной работы для дальнейшего использования в двухфазном криогенном детекторе темной материи выбрана матрица Si-ФЭУ, состоящая из четырех элементов, соединенных параллельно, так как для такой матрицы продемонстрирована надежная регистрация однофотоэлектронных импульсов, при этом длительность сигнала остается приемлемой.

Об авторах

А. Е. Бондарь

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
Россия, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 11; Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Е. О. Борисова

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
Россия, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 11; Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

А. Ф. Бузулуцков

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
Россия, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 11; Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

В. В. Носов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
Россия, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 11; Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

В. П. Олейников

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
Россия, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 11; Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

А. В. Соколов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
Россия, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 11; Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Е. А. Фролов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН; Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
Россия, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 11; Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Список литературы

  1. Akimov D.Y., Bolozdynya A.I., Buzulutskov A.F., Chepel V. Two-phase Emission Detectors. World Scientific, 2021. P. 1.332. https://doi.org/10.1142/12126
  2. Chepel V., Araujo H. // JINST. 2013. V. 8. P. R04001. https://doi.org/10.1088/1748-0221/8/04/R04001
  3. Arcadi G., Dutra M., Ghosh P., Lindner M., Mambrini M., Pierre M., Profumo S., Queiroz F. S. // Eur. Phys. J. C. 2018. V. 78. P. 203. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-018-5662-y
  4. DarkSide Collaboration. Aalseth C.E. et al. // Eur. Phys. J. Plus. 2018. V. 133. P. 129. https://doi.org/10.1140/epjp/i2018-11973-4
  5. DarkSide Collaboration. Aalseth C.E. et al. // Eur. Phys. J. C. 2021. V. 81. P. 163. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-08801-2
  6. Baudis L., Galloway M., Kish A., Marentini C., and Wulf J. // JINST. 2018. V. 13. P. 10022. https://doi.org/10.1088/1748-0221/13/10/P10022
  7. Acerbi F., Paternoster G., Capasso M., Marcante M., Mazzi A., Regazzoni V., Zorzi N., Gola A. // Instruments. 2019. V. 3. P. 15. https://doi.org/10.3390/instruments3010015
  8. Yamamoto K., Nagano T., Yamada R., Ito T., Ohashi Y. // JPS Conference Proceedings. 2019. V. 27. P. 011001. https://doi.org/10.7566/JPSCP.27.011001
  9. Garutti E. // JINST. 2011. V. 6. P. C10003. https://doi.org/10.1088/1748-0221/6/10/C10003
  10. Anderhub H., Backes M., Biland A., Boccone V., Braun I., Bretz T., Bu J., Cadoux F., Commichau V., Djambazov L., Dorner D., Einecke S., Eisenacher D., Gendotti A., Grimm O. et al. // JINST. 2013. V. 8. P. P06008. https://doi.org/10.1088/1748-0221/8/06/P06008
  11. Mora A.D., Martinenghi E., Contini D., Tosi A., Boso G., Durduran T., Arridge S., Martelli F., Farina A., Torricelli A., Pifferi A. // Optics Express. 2015. V. 23(11). P. 13937. https://doi.org/10.1364/OE.23.013937
  12. Modi M.N., Daie K., Turner G.C., Podgorski K. // Optics Express. 2019. V. 27(24). P. 35830. https://doi.org/10.1364/OE.27.035830
  13. Otte A.N., Barral J., Dolgoshein B., Hose J., Klemin S., Lorenz E., Mirzoyan R., Popova E., and Teshima M. // Nucl. Instrum. and Methods. A. 2005. V. 545(3) P. 705. https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.02.014
  14. Renker D. // Nucl. Instrum. and Methods. A. 2006. V. 567. P. 48. https://doi.org/10.1016/j.nima.2006.05.060
  15. Ozaki K., Kazama S., Yamashita M., Itow Y. and Moriyama S. // JINST. 2021. V. 16. P. P03014. https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/03/P03014
  16. Cervi T., Babicz M.E., Bonesini M., Falcone A., Kose U., Nessi M., Menegolli A., Pietropaolo F., Raselli G.L., Rossella, M. Torti M., Zani A. // JINST. 2017. V. 12. P. C03007. https://doi.org/10.1088/1748-0221/12/03/C03007
  17. D’Incecco M., Galbiati C., Giovanetti G.K., Korga G., Li X. Mandarano A., Razeto A., Sablone D., Savarese C. // IEEE Trans. on Nucl. Science. 2017. V. 65. P. 591. https://doi.org/10.1109/TNS.2017.2774779
  18. Bondar A., Buzulutskov A., Dolgov A., Shemyakina E., Sokolov A. // JINST. 2015. V. 10. P04013. https://doi.org/10.1088/1748-0221/10/04/P04013
  19. Bondar A., Buzulutskov A., Dolgov A., Shekhtman L., Shemyakina E., Sokolov A., Breskin A., Thers D. // JINST. 2014. V. 9. P. P08006. https://doi.org/10.1088/1748-0221/9/08/P08006
  20. Popova E.V., Buzhan P.Zh., Stifutkin A.A., Ilyin A.L., Mavritskii O.B., Egorov A.N., Nastulyavichius A.A. // Journal of Physics: Conference Series. 2016. V. 737. P. 012041. https://doi.org/10.1088/1742-6596/737/1/012041
  21. Cova S., Ghioni M., Lacaita A., Samori C., Zappa F. // Applied Optics. 1996. V. 35. No. 12. P. 1956. https://doi.org/10.1364/AO.35.001956
  22. https://hub.hamamatsu.com/us/en/technical-notes/mppc-sipms/what-is-an-SiPM-and-how-does-it-work.html
  23. https://www.hamamatsu.com/
  24. Bondar A., Buzulutskov A., Grebenuk A., Pavlyuchenko D., Snopkov R., Tikhonov Y., Kudryavtsev V.A., Lightfoot P.K., Spooner N.J.C. // Nucl. Instrum. and Methods. A. 2007. V. 574. P. 493. https://doi.org/10.1016/j.nima.2007.01.090
  25. Bondar A., Buzulutskov A., Dolgov A., Nosov V., Shekhtman L., Shemyakina E., Sokolov A. // Europhysics Letters. 2015. V. 112. P. 19001. https://doi.org/10.1209/0295-5075/112/19001
  26. Bondar A., Borisova E., Buzulutskov A., Frolov E., Sokolov A. // JINST. 2020. V. 15. P. C06064. https://doi.org/10.1088/1748-0221/15/06/C06064
  27. Buzulutskov A., Frolov E., Borisova E., Nosov V., Oleynikov V., Sokolov A. // Eur. Phys. J. C. 2022. V. 82. P. 839. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10792-1
  28. Aalseth C.E., Abdelhakim S., Agnes P., Ajaj R., Albuquerque I.F.M., Alexander T., Alici A., Alton A.K., Amaudruz P., Ameli F., Anstey J., Antonioli P., Arba M., Arcelli S., Ardito R. et al. // Eur. Phys. J. C. 2021. V. 81. P. 153. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-08801-2
  29. Rosado J., Hidalgo S. // JINST. 2015. V. 10. P. P10031. https://doi.org/10.1088/1748-0221/10/10/P10031
  30. Horowitz P., Hill W. The art of electronics. 3rd edition. Cambridge University Press, 2015. Chapters 8.5.7. P. 497−499 и 8.11.3. P. 538−539.
  31. Bondar A., Buzulutskov A., Grebenuk A., Sokolov A., Akimov D., Alexandrov I. and Breskin A. // JINST. 2010. V. 5. P. P08002. https://doi.org/10.1088/1748-0221/5/08/p08002
  32. Collazuol G. // The 15th Vienna Conference on Instrumentation VCI-2019. 18–22 Feb 2019. Vienna University of Technology. P 86, https://indi.to/DyMp5
  33. Cervi T., Babicz M., Bonesini M., Falcone A., Menegolli A., Raselli G.L., Rossella M., Torti M. // Nucl. Instrum. and Methods. A. 2018. V. 912 P. 209. https://doi.org/10.1016/j.nima.2017.11.038

© А.Е. Бондарь, Е.О. Борисова, А.Ф. Бузулуцков, В.В. Носов, В.П. Олейников, А.В. Соколов, Е.А. Фролов, 2023