Universit`
a degli Studi di Siena
FACOLT`
A DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di Laurea Triennale in Fisica e Tecnologie Avanzate
Tesi di Laurea
18 Aprile 2011
A Large GEM detector prototype
Test-beam results and analysis
Candidato:
Elena Graverini
Relatore:
Prof. Nicola Turini
Anno Accademico 2009–2010
Chapter 1
E=V
d
E V d
25µm
500 ÷600V
G15÷30
G8,000
Ed
EtEi
gdgtgi
gd= 3mm gt1= 2mm gt2= 2mm gi= 2mm
EMIN
d= 2.7kV
cm EMIN
t1= 4.0kV
cm EMIN
t2= 4.0kV
cm EMIN
i= 4.0kV
cm
EMAX
d= 3.0kV
cm EMAX
t1= 4.4kV
cm EMAX
t2= 4.4kV
cm EMAX
i= 4.4kV
cm
Eγ≥11.6eV
Wi= 7.7eV
dE
dx =−2πNz2e4
mc2
Z
A
ρ
β2ln 2mc2β2EM
I2(1 −β2)−2β2
N Z A ρ I
z
β c EM
µ+
MeV
2MeV ·cm2
g
I=e
∆tdrif t
∆tdrif t =li
vdrif t
li
vdrif t vdrif t
σ(t)∝1
n·vdrif t
n
−dE
dx
βγ =p
Mc
70/30 60/20/20
70/30
70/30
60/20/20
Ed=Et= 3 kV
cm
2000cm266 ·66cm2
depth
width
50÷70cm 66x66cm2
25µm
2mm
3.5mm
10MΩ
0.25cm2
6cm2
G=IOU T
q∗f
q
q
q=n∗e
e n
f
n
n290
Divider HV [kV]
3.6 3.8 4.0 4.2 4.4
LG Gain
3
10
4
10
5
10
LG left side
LG right side [nA-meter wrong offset]
Exponential fit (left)
Divider current [uA]
660 680 700 720 740 760 780 800 820
q IOU T f
G f
IOU T
830µA
Chapter 2
VOU T ∝IIN
3.3mV
0,045fC ≈281e−
1clk
VT1VT2
VT1= 0 VT2=variable
VT1=variable VT1= 0
MSP L = 1clk
VT H =VT2−VT1
th =−60ds ds
lat = 17clk
lat = 18clk
amplitude
width
1 8
n
1≤n≤8
•
•
3mm
60ns
10,000
th ≥35
40ds
Chapter 3
450GeV/c
π−150GeV/c
τ=
(2,6033 ±0,0005) ∗10−8s
Γi/Γ = (99,98770 ±0,00004)%
π−−→ µ−+νµ
•0,8kHz µ−
•38kHz π−
•π−
•3
•3 10 ·10cm2
•
x y
391µm
∆x=σ(G1−G2)
√2= 0.0915mm
G1G2
0.0915mm
pitch
√12 = 0.113mm
x y
•
x y
•≤120
z
x z
χ2q m
x−
y−
nact
nexp
rHIT rT RK
effrad
nact
|rHIT −rT RK | ≤ effrad =⇒nact =nact + 1
χ2<10
x y
∆x < 10channels ∆y <
10channels
x
∼0.4mm
0.4·posCL posCL
x
x y
x699 700 701
x y
Chapter 4
70/30
G= 2 ·10−6e0.026·I
Ilef t = (Iright +ξ)µA
0≤ξ≤4.3
(V) (µA)
−4,600 −764.8 1,930
−4,700 −781.5 3,021
−4,800 −798.2 4,767
−4,900 −815.1 7,403
−5,000 −831.3 11,684
−5,050 −840.1 15,100
−5,100 −847.9 18,439
−5,150 −856.7 22,947
−5,200 −865.1 29,737
−5,250 −873.4 37,206
−5,300 −881.4 45,599
−5,350 −890.2 57,104
I > 750µA 70/30
Divider HV [kV]
4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
High Voltage scan (point A)
th -100 DAC steps | MSPL 4clk
th -80 DAC steps | MSPL 4clk
th -60 DAC steps | MSPL 4clk
th -40 DAC steps | MSPL 4clk
th -100 DAC steps | MSPL 3clk
th -80 DAC steps | MSPL 3clk
th -60 DAC steps | MSPL 3clk
th -40 DAC steps | MSPL 3clk
Divider current [uA]
770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870
Divider HV [kV]
4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
High Voltage scan (point P)
Threshold -100 DAC steps
Threshold -80 DAC steps
Threshold -60 DAC steps
Threshold -40 DAC steps
Divider current [uA]
770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870
MSP L = 4clk
−40
−60ds −80ds −100ds
MSP L = 3clk
95% ε
−40ds −60ds ID= 817µA
ID= 850µA ε 98% MSP L = 3clk
MSP L = 4clk
ID≥866µA ε > 95% ID= 850µA th =−40ds
th =−60ds
70/30
60/20/20
Divider HV [kV]
4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Gas Mixture comparison
Ar-CO2 70/30
Ar-CO2-CF4 60/20/20
Divider current [uA]
770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880
60/20/20
I≥850µA
th = 90ds
Negative threshold [VFAT2 DAC steps = 3.3mV = 0.045fC]
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
[MSPL 4clk, lat 14clk]
Threshold scan (point A)
A)µHV -5.15kV (859
A)µHV -5.10kV (851
A)µHV -5.05kV (841
A)µHV -5.00kV (834
Negative threshold [VFAT2 DAC steps = 3.3mV = 0.045fC]
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
LG efficiency
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
[MSPL 4clk, lat 14clk]
Threshold scan (point A)
A)µHV -5.15kV (859
A)µHV -5.10kV (851
A)µHV -5.05kV (841
A)µHV -5.00kV (834
Negative threshold [VFAT2 DAC steps = 3.3mV = 0.045fC]
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
[MSPL 4clk, lat 14clk]
Threshold scan (point P)
HV -5.15kV (859uA)
HV -5.10kV (851uA)
HV -5.05kV (841uA)
HV -5.00kV (834uA)
Negative threshold [VFAT2 DAC steps = 3.3mV = 0.045fC]
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
LG efficiency
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
[MSPL 4clk, lat 14clk]
Threshold scan (point P)
HV -5.15kV (859uA)
HV -5.10kV (851uA)
HV -5.05kV (841uA)
HV -5.00kV (834uA)
ε100%
th < 30ds
∆E∝QIN QIN
∆EMIP ∝QIN ∝QDET ECT ED QIN
QIN
9mm
σ300 ÷400µm
3mm QIN 28 −
∆E
f(λ) = 1
√2πe−1
2(λ+e−λ), λ =∆E−∆EMP
KZ
A
ρ
β2X
∆EMP
λ
∆EMP
F(VT H ) = G·∞
VT H
f(λ)dλ
G
χ2
χ2
n−
550 ≤n−≤1050
∆QBIN 0,045fC 280 −
nMAX
steps −10% 230ds
nMAX
steps = 256
Threshold [VFAT2 DAC step Bin]
0 50 100 150 200 250
Efficiency
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
/ ndf
2
χ 1.668 / 9
Prob 0.9957
p0 0.00215± 0.9902
p1 0± 1050
p2 2274± 3.998e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 1.668 / 9
Prob 0.9957
p0 0.00215± 0.9902
p1 0± 1050
p2 2274± 3.998e+04
p3 0± 120
Efficiency vs Threshold
/ ndf
2
χ 4.742 / 9
Prob 0.8562
p0 0.002489± 0.9908
p1 0± 1050
p2 1228± 3.386e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 4.742 / 9
Prob 0.8562
p0 0.002489± 0.9908
p1 0± 1050
p2 1228± 3.386e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 4.742 / 9
Prob 0.8562
p0 0.002489± 0.9908
p1 0± 1050
p2 1228± 3.386e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 2.119 / 9
Prob 0.9894
p0 0.003086± 0.995
p1 0± 1050
p2 716.7± 2.826e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 2.119 / 9
Prob 0.9894
p0 0.003086± 0.995
p1 0± 1050
p2 716.7± 2.826e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 2.119 / 9
Prob 0.9894
p0 0.003086± 0.995
p1 0± 1050
p2 716.7± 2.826e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 2.945 / 9
Prob 0.9664
p0 0.003474± 0.9987
p1 0± 1050
p2 573.3± 2.579e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 2.945 / 9
Prob 0.9664
p0 0.003474± 0.9987
p1 0± 1050
p2 573.3± 2.579e+04
p3 0± 120
/ ndf
2
χ 2.945 / 9
Prob 0.9664
p0 0.003474± 0.9987
p1 0± 1050
p2 573.3± 2.579e+04
p3 0± 120
HV = -5.15 kV
HV = -5.10 kV
HV = -5.05 kV
HV = -5.00 kV
−50ds
17
[10clk, 19clk]
17clk
MSP L ≥3clk
∼60ns
25ns
MSP L = 4clk 40ds < th < 100ds
MSP L = 3clk 40ds ≤th ≤60ds
kHz
>1clk
MSP L
MSP L −100ds
−40ds µ−
Latency [clock cycles = 25ns steps]
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
A, th=-60steps]µ[I=859
Latency scan @ Ar-CO2 70/30
MSPL 4clk | Threshold -100 DAC steps
MSPL 4clk | Threshold -80 DAC steps
MSPL 4clk | Threshold -60 DAC steps
MSPL 4clk | Threshold -40 DAC steps
MSPL 2clk | Threshold -100 DAC steps
MSPL 2clk | Threshold -80 DAC steps
MSPL 2clk | Threshold -60 DAC steps
MSPL 2clk | Threshold -40 DAC steps
th ≤40ds
MSP L = 3clk th = 40ds
th =−40ds
MSP L = 2clk
MSP L = 4clk
0th > 40ds
Entries 6389
Mean 0.1473± 383.1
RMS 0.1042± 11.76
Time [ns]
320 340 360 380 400 420
Counts
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220 Entries 6389
Mean 0.1473± 383.1
RMS 0.1042± 11.76
TDC_Ch5
LargeGEM: TDC Measurement
Gas Mixture: Ar/CO2 70/30. H.V.=-5.25kV, 875uA
Pad Type: Larger Size, VFAT2 MSPL=4clk, Threshold=-40 DAC step
Eth=40ds
MSP L=4clk 2∗ Eth=40ds
MSP L=2clk (lat ≤11clk ∨lat ≥18clk)
MSP L = 4clk
MSP L = 2clk
< T DC >
1clk (25ns)= ∆t(SCtrigger →F astORtrigger )15clk
∆t lat ≤∆t
25ns L ≥ 1031 1
cm2·s
60/20/20
MSP L = 2clk 2clk
th =−60ds
MSP L = 2clk
θ−→
p
η=−ln tan θ
2
η−→ ∞
Latency [clock cycles = 25ns steps]
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0 A, th=-60steps]µ[I=859
Latency scan @ Ar-CO2 70/30
MSPL 4clk
MSPL 3clk
MSPL 2clk
MSPL 1clk
Latency [clock cycles = 25ns steps]
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0 [MSPL 2clk, th -60steps]
Latency scan
AµI = 859
Ar-CO2 70/30
AµI = 892
Ar-CO2-CF4 60/20/20
MSP L =
2clk
70/30
60/20/20
70/30
70/30
π−1.25kHz 38kHz
10 ·5mm2
π−
10s
−60ds
Divider voltage [kV]
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Variable intensity hadrons
I ~380k c/spill | th -40 DAC steps
I ~380k c/spill | th -60 DAC steps
I ~36k c/spill | th -40 DAC steps
I ~36k c/spill | th -60 DAC steps
I ~12.5k c/spill | th -40 DAC steps
I ~12.5k c/spill | th -60 DAC steps
Divider voltage [kV]
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5
LG efficiency
0.86
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00
Variable intensity hadrons
I ~380k c/spill | th -40 DAC steps
I ~380k c/spill | th -60 DAC steps
I ~36k c/spill | th -40 DAC steps
I ~36k c/spill | th -60 DAC steps
I ~12.5k c/spill | th -40 DAC steps
I ~12.5k c/spill | th -60 DAC steps
Divider HV [kV]
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
beam comparisonµ - π
beam [~38kHz]π150GeV/c
beam [~0.8kHz]µ150GeV/c
Divider current [uA]
750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870
0.8kHz
38kHz
Chapter 5
•
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 240.8,tracky[0]->q + 6.3)<6)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
0
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 303.2,tracky[0]->q - 34.4)<7)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 362.9,tracky[0]->q - 34)<8.5)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 362.9,tracky[0]->q + 5.6)<9)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 362.7,tracky[0]->q + 46.9)<9)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 362.8,tracky[0]->q + 86.2)<9)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
tracky[0].q
0
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 482.6,tracky[0]->q - 34.1)<12)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
0
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 482.6,tracky[0]->q + 6.7)<12)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
0
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 482.7,tracky[0]->q + 86.3)<12)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 663.4,tracky[0]->q - 1.1)<23.5)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 664.9,tracky[0]->q + 108)<30)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 662.5,tracky[0]->q + 207.3)<18)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 483.8,tracky[0]->q + 46.7)<12)}
trackx[0].q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tracky[0].q
0
10
20
30
40
50
tracky[0].q : trackx[0].q {(trackx@.GetEntries()==1 && tracky@.GetEntries()==1 && trackx[0].chi2<10 && tracky[0].chi2<10 && residualx[0]<10 && residualy[0]<10)&&(dist(GetX(bgch.ch),GetY(bgch.ch),trackx[0]->q - 695.2,tracky[0]->q + 49.3)<19)}
Chamber zones (from A to P)
LG efficiency (%)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Homogeneity scan
•
•
•
y
Y [mm]
15 20 25 30 35 40 45
LG efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
LG efficiency over GEM foils junction - point C
y
5.40MΩ
(x) = 2
√πx
0
e−t2dt
Q=CV
∆V < th
VCal [VFAT2 DAC step Bins]
40 60 80 100 120 140 160 180 200
Counts
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
VFAT3 S-Curve
Pad distance from chamber's vertex [mm]
200 300 400 500 600 700
Noise amplitude [VFAT2 DAC steps]
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
S-Curve sigma distribution
VFAT0
VFAT1
VFAT2
VFAT3
VFAT4
VFAT5
VFAT6
QEQ
noise = 400 −+ 50
−
pF
QEQ
noise
300 ÷400
σ7
48pF
20mm ≤effrad ≤30mm
Efficiency radius [mm]
0 10 20 30 40 50 60
LG Efficiency
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
LG efficiency versus efficiency radius
Point A
Point B
Point C
Point D
Point E
Point F
Point G
Point H
Point I
Point L
Point M
Point N
Point O
Point P
HV =−5.15kV th =−40ds
20mm 35mm
•
•
•
∆ε=ε(1 −ε)
√n
n ε
60mm
effrad = 6mm
6mm (99.40 ±0)% 0.5%
7mm (73.35 ±0.11)% 0.01%
8.5mm (74.60 ±0.11)% 0.01%
9mm (94.43 ±0.03)% 0.07%
9mm (96.76 ±0.02)% 0.35%
9mm (85.21 ±0.10)% 0.03%
12mm (74.95 ±0.14)% 0.02%
12mm (93.68 ±0.04)% 0.02%
12mm (97.73 ±0.02)% 0.13%
23.5mm (97.07 ±0.02)% 0.04%
30mm (80.28 ±0.12)% 13.38%
18mm (86.35 ±0.09)% 0.05%
12mm (97.67 ±0.02)% 1.01%
18mm (97.66 ±0.03)% 0.43%
HV =−5,15kV th =−60ds MSP L = 4clk
Efficiency radius [mm]
0 10 20 30 40 50 60
LG Efficiency (wrong offsets)
-3
10
-2
10
-1
10
1
Noise contribution
HV -4.60kV; TH -40ds
HV -5.25kV; TH -40ds
HV -5.25kV; TH -60ds
LG out-beam efficiency versus efficiency radius
Efficiency radius [mm]
0 10 20 30 40 50 60
LG Efficiency (wrong offsets)
-4
10
-3
10
-2
10
Noise contribution
HV -4.60kV; TH -40ds
HV -5.25kV; TH -40ds
HV -5.25kV; TH -60ds
LG out-beam efficiency versus efficiency radius
χ2<10
<10mm
14
(x, y)
− − −
− − − −
− − − −
− − −
− − −
− − −
− − − −
− − −
− − −
− − − −
− − −
− − −
− − −
− − −
(x, y)
Chapter 6
SNR
3,1≤ |η| ≤ 4,7
L ≥ 1031 1
cm2·s
L  1030 1
cm2·s
◦
◦
16 ·64 = 1024
10−12 G104
RMS 11.8ns
f≥75ns
L ≤ 1031
L= 1033
50cm
Appendix A
∗
∗
∗ ∗
−
∗ ∗
−
∗ ∗
− − −
−
∗ ∗
−
∗ −
−
− −
−
− −
− −
− −
− −
− −
−
− −
−
− −
−
− −
− −
− −
−
− −
−
− −
− −
− −
−
− −
−
− −
−
− −
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
∗
∗
−
∗ −
∗
− −
− −
− −
∗
− −
− −
− −
∗
− −
− −
− −
∗
− −
− −
− −
∗
− −
− −
− −
∗
− −
− −
− −
∗
− −
− −
− −
∗
− −
− −
− −
∗ ∗ −
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
− −
−
−
−
−
− −
−
−
−
−
− −
−
−
−
−
− −
−
−
−
−
− −
−
−
−
−
− −
−
−
−
−
− −
−
−
−
−
− −
−
−
−
−
∗
∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗
∗
∗ ∗
−
∗
−
− − ∗ − − − ∗
−
∗ ∗ −
− − −
−
− −
− −
− −
− −
∗ ∗ −
∗ ∗ −
−
− − −
−
− − ∗ − − −
−
− −
−
−
−
−
−
∗
−
−
−
∗
∗
− − −
−
−
−
∗
− − −
−
−
−
∗
− − −
−
−
−
∗
−
−
−
−
− −
− −
− −
− −
− −
∗
−
− −
− −
− −
−
−
−
−
−
−
−
∗ −
−
∗ −
−
∗ −
−
∗ −
− − −
− − −
− ∗
− − ∗ − −
− − −
− − −
− ∗
− − ∗ − −
− − −
− − −
− ∗
− − ∗ − −
− − −
− − −
− ∗
− − ∗ − −
∗
∗
− −
−
−
∗
− −
−
−
∗
− −
−
−
∗
− −
−
−
∗
−
−
−
−
−
−
−
−
−
− −
− −
− −
−
− −
− −
∗
−
− −
− −
− −
− −
−
∗
−
∗ −
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗
∗
− −
−
−
−
∗
− −
−
−
−
∗
− −
− −
− −
−
∗
− −
− −
− −
−
−
∗
− −
− −
− −
−
∗
− −
−
−
−
∗
− −
− −
− −
−
∗
− −
−
−
−
−
∗
− −
−
−
−
∗
− −
−
−
−
∗
− −
− −
− −
−
∗
− −
− −
− −
−
−
∗
− −
−
−
−
∗
− −
−
−
−
∗
− −
− −
− −
−
∗
− −
− −
− −
−
−
∗
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
− −
− −
− −
−
− −
− −
−
∗
− − −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
−
−
−
−
−
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
−
∗ −
∗ −
∗ −
∗ −
∗
∗
− −
−
−
−
∗
− −
−
−
−
∗
− −
−
−
−
∗
− −
−
−
−
∗
−
−
−
−
−
− −
− −
− −
− −
− −
−
−
−
−
−
∗
−
− −
− −
− −
− −
−
−
−
− −
−
− −
−
− −
−
∗
∗ ∗ −
− −
− −
−
−
− −
−
− −
−
− −
−
∗
∗ ∗ −
− −
− −
−
∗ −
∗
−
−
−
∗
−
−
−
∗
−
−
−
∗
−
−
−
∗
−
−
−
∗
−
−
−
∗
−
−
−
∗
−
−
−
∗
−
−
−
−
−
−
−
−
− −
− −
− −
−
−
−
−
−
∗
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
− −
−
−
Ed=Et= 3kV
cm
60/20/20
MSP L
−100ds
−40ds µ−
th ≤40ds
70/30
HV =−5.15kV th =−40ds
I > 750µA 70/30
HV =−5,15kV th =−60ds
MSP L = 4clk
η
η
η