Slide 1

Similar documents
Microsoft PowerPoint - ryz_030708_pwo.ppt

报 告 内 容 项 目 进 展 项 目 的 立 项 TDR 准 备 工 作 实 施 计 划 基 建 工 程 进 度 与 计 划 探 测 器 生 产 安 装 进 度 计 划 物 理 分 析 软 件 准 备 计 划 科 学 观 测 及 研 究 计 划 科 学 产 出 预 期 物 理 分 析 科 学 产

Microsoft PowerPoint - ATF2015.ppt [相容模式]

Microsoft PowerPoint - Sens-Tech WCNDT [兼容模式]

untitled


LHAASO-WFCTA SiPM成像探头研制进展

OncidiumGower Ramsey ) 2 1(CK1) 2(CK2) 1(T1) 2(T2) ( ) CK1 43 (A 44.2 ) CK2 66 (A 48.5 ) T1 40 (

OVLFx3C7_Series_A3_bgry-KB.pub

無投影片標題

2102系列使用手册0410.doc

[1-3] (Smile) [4] 808 nm (CW) W 1 50% 1 W 1 W Fig.1 Thermal design of semiconductor laser vertical stack ; Ansys 20 bar ; bar 2 25 Fig

Fig. 1 Frame calculation model 1 mm Table 1 Joints displacement mm

Concept of Hyper Kamiokande (20 times Super K) 48m x 50m x 250m x 2 Total mass ~ 1 Mton Photocathode coverage ~40% of surface ~200,000 PMTs => prohibi

Outline Speech Signals Processing Dual-Tone Multifrequency Signal Detection 云南大学滇池学院课程 : 数字信号处理 Applications of Digital Signal Processing 2

第一章

國家圖書館典藏電子全文

致 谢 开 始 这 篇 致 谢 的 时 候, 以 为 这 是 最 轻 松 最 愉 快 的 部 分, 而 此 时 心 头 却 充 满 了 沉 甸 甸 的 回 忆 和 感 恩, 一 时 间 竟 无 从 下 笔 虽 然 这 远 不 是 一 篇 完 美 的 论 文, 但 完 成 这 篇 论 文 要 感 谢

<4D F736F F D C4EAC0EDB9A4C0E04142BCB6D4C4B6C1C5D0B6CFC0FDCCE2BEABD1A15F325F2E646F63>

: ( ),,

Microsoft Word - A doc

<534B544C DACFCA8FDB160B3C6B5E B FB8D5BE5C2E706466>

4.492 Daylighting in Buildings Class01

1 VLBI VLBI 2 32 MHz 2 Gbps X J VLBI [3] CDAS IVS [4,5] CDAS MHz, 16 MHz, 8 MHz, 4 MHz, 2 MHz [6] CDAS VLBI CDAS 2 CDAS CDAS 5 2

2

投影片 1

2011年第30期终

2 ( 自 然 科 学 版 ) 第 20 卷 波 ). 这 种 压 缩 波 空 气 必 然 有 一 部 分 要 绕 流 到 车 身 两 端 的 环 状 空 间 中, 形 成 与 列 车 运 行 方 向 相 反 的 空 气 流 动. 在 列 车 尾 部, 会 产 生 低 于 大 气 压 的 空 气 流

Microsoft PowerPoint _代工實例-1

BC04 Module_antenna__ doc

Microsoft Word - HC20138_2010.doc

國家圖書館典藏電子全文

不 知 肉 味 的 用 法 相 同? (A) 長 煙 一 空, 皓 月 千 里 (B) 五 臟 六 腑 裡, 像 熨 斗 熨 過, 無 一 處 不 伏 貼 (C) 兩 片 頑 鐵, 到 他 手 裡, 便 有 了 五 音 十 二 律 似 的 (D) 吾 觀 三 代 以 下, 世 衰 道 微 12. 文


: 307, [], [2],,,, [3] (Response Surface Methodology, RSA),,, [4,5] Design-Expert 6.0,,,, [6] VPJ33 ph 3,, ph, OD, Design-Expert 6.0 Box-Behnken, VPJ3

% GIS / / Fig. 1 Characteristics of flood disaster variation in suburbs of Shang

CMOS线性响应测试

Molecules 2017, 22, 236; doi: /molecules S1 of S21 Supplementary Materials: Bioactive Stilbenes from Cortex Mori Radicis, and Their Neur

RF & MICROWAVE COMPONENTS

Fig. 1 1 The sketch for forced lead shear damper mm 45 mm 4 mm 200 mm 25 mm 2 mm mm Table 2 The energy dissip

Fig. 1 Geographical position of the Baidu site Fig. 2 2 Geomorphological map and distribution of the excavation squares m 150m

Microsoft PowerPoint - pmoon_ NYUSH_UG

净, 保 持 面 部 整 洁 这 里 要 说 一 下 的 是, 很 多 男 生 注 意 了 胡 子, 却 忘 了 鼻 毛, 而 旁 人 或 者 同 学 往 往 也 不 好 意 思 提 醒 建 议 面 试 前 一 定 要 仔 细 照 一 照 镜 子, 好 好 检 查 一 下 有 些 人 讲 话 多 了

Microsoft Word - TIP006SCH Uni-edit Writing Tip - Presentperfecttenseandpasttenseinyourintroduction readytopublish

iml88-0v C / 8W T Tube EVM - pplication Notes. IC Description The iml88 is a Three Terminal Current Controller (TTCC) for regulating the current flowi

IC (liquid crystal) 2-2 (Color Filter, CF) 2-3 IC

Microsoft Word - 8 期中文目次.doc

iml v C / 0W EVM - pplication Notes. IC Description The iml8683 is a Three Terminal Current Controller (TTCC) for regulating the current flowin

FZ1.s92

iml v C / 4W Down-Light EVM - pplication Notes. IC Description The iml8683 is a Three Terminal Current Controller (TTCC) for regulating the cur

PowerPoint Presentation

Microsoft Word _File000003_ doc

课题调查对象:


Settlement Equation " H = CrH 1+ e o log p' o + ( p' p' c o! p' o ) CcH + 1+ e o log p' c + p' f! ( p' p' c c! p' o ) where ΔH = consolidation settlem

Microsoft Word - 澎湖田調報告_璉謙組.doc

國立中山大學學位論文典藏.PDF

GC-APPI-MasCom

THE APPLICATION OF ISOTOPE RATIO ANALYSIS BY INDUCTIVELY COUPLED PLASMA MASS SPECTROMETER A Dissertation Presented By Chaoyong YANG Supervisor: Prof.D

邏輯分析儀的概念與原理-展示版

中溫矽基熱電材料介紹及其應用

untitled

cm hpa hpa 2 45 N hpa ~ 12 Fig. 1 The observed rainfall distribution of Shanxi

Tokyo Tech Template

Microsoft Word - ChineseSATII .doc

经 济 与 管 理 耿 庆 峰 : 我 国 创 业 板 市 场 与 中 小 板 市 场 动 态 相 关 性 实 证 研 究 基 于 方 法 比 较 视 角 87 Copula 模 型 均 能 较 好 地 刻 画 金 融 市 场 间 的 动 态 关 系, 但 Copula 模 型 效 果 要 好 于

2009 Japanese First Language Written examination

UDC Empirical Researches on Pricing of Corporate Bonds with Macro Factors 厦门大学博硕士论文摘要库

硕 士 学 位 论 文 论 文 题 目 : 北 岛 诗 歌 创 作 的 双 重 困 境 专 业 名 称 : 中 国 现 当 代 文 学 研 究 方 向 : 中 国 新 诗 研 究 论 文 作 者 : 奚 荣 荣 指 导 老 师 : 姜 玉 琴 2014 年 12 月

2010 Japanese First Language Written examination

Microsoft PowerPoint - talk8.ppt

Preparation and Characterization of Vinyl Polymers bearing Pregna Groups via ATRP

論 文 摘 要 本 文 乃 係 兩 岸 稅 務 爭 訟 制 度 之 研 究, 蓋 稅 務 爭 訟 在 行 訴 訟 中 一 直 占 有 相 當 高 的 比 例, 惟 其 勝 訴 率 一 直 偏 低, 民 87 年 10 月 28 日 行 訴 訟 法 經 幅 修 正 後, 審 級 部 分 由 一 級 一

untitled

E622_402.indd

12-1b T Q235B ML15 Ca OH Table 1 Chemical composition of specimens % C Si Mn S P Cr Ni Fe

Chapter 24 DC Battery Sizing

Microsoft Word - 1-2,13-052H刘畅,7

Microsoft PowerPoint - Aqua-Sim.pptx

标题

女性减肥健身(二).doc

Microsoft Word - 荆红卫 板.doc

untitled

untitled

Table of Contents

60C

(Microsoft Word - \245\376\275\327\244\ )

Improved Preimage Attacks on AES-like Hash Functions: Applications to Whirlpool and Grøstl

[29] a N d N b 2 d sin θ N b ФФ a b Ф Ф θ θ a b Fig.1 Working principle demonstration of a phased-array antenna θ

2015 Chinese FL Written examination

致 谢 本 人 自 2008 年 6 月 从 上 海 外 国 语 大 学 毕 业 之 后, 于 2010 年 3 月 再 次 进 入 上 外, 非 常 有 幸 成 为 汉 语 国 际 教 育 专 业 的 研 究 生 回 顾 三 年 以 来 的 学 习 和 生 活, 顿 时 感 觉 这 段 时 间 也

mm 5 1 Tab 1 Chemical composition of PSB830 finishing rolled rebars % C Si Mn P S V 0 38 ~ 1 50 ~ 0 80 ~ ~

72 (2001) group waves. Key words: Correlation coefficient for consecutive wave heights, mean run length (1993) (1996) (1998) (1999) (1993) (

TestNian

untitled

<4D F736F F D20A46AA4AFACECA7DEA46ABEC7B1D0AE76ACE3A873AD70B565A6A8AA47B3F8A769A4AFACE >

22期xin

third in 20 years. The student population will be in the range of million before Keywords education age population family planning

标题

HCD0174_2008

Transcription:

Optical and Scintillation Properties of Heavy Crystal Scintillators Rihua Mao, Liyuan Zhang and Ren-yuan Zhu California Institute of Technology November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 1

Introduction This is a part of the work to improve the inorganic scintillator section in the particle data book (PDB). The crystal table in the PDB provides a comparison of light output measured by PMTs with a bi-alkali cathode for samples with undefined size and wrapping. To accommodate readout devices other than PMT with bi-alkali cathode, such as silicon photodiode (PD) and avalanche photodiode (APD), the quantum efficiencies (QE) of the PMT should be taken out. To reduce sample size and wrapping dependence samples should have defined dimension and wrapping. Properties investigated: UV excitation and emission spectra, optical transmittance, light output, decay kinetics and temperature coefficient. November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 2

Inorganic Scintillators in the 2006 PDB Crystal NaI(Tl) CsI(Tl) CsI BaF 2 BGO PbWO 4 LSO(Ce) GSO(Ce) Density (g/cm 3 ) 3.67 4.51 4.51 4.89 7.13 8.3 7.40 6.71 Melting Point (ºC) 651 621 621 1280 1050 1123 2050 1950 Radiation Length (cm) 2.59 1.86 1.86 2.03 1.12 0.89 1.14 1.38 Molière Radius (cm) 4.13 3.57 3.57 3.10 2.23 2.00 2.07 2.23 Interaction Length (cm) 42.9 39.3 39.3 30.7 22.8 20.7 20.9 22.2 Refractive Index a 1.85 1.79 1.95 1.50 2.15 2.20 1.82 1.85 Hygroscopicity Yes Slight Slight No No No No No Luminescence b (nm) (at peak) 410 560 420 310 300 220 480 560 420 420 440 Decay Time b (ns) 230 1300 35 630 300 50 40 60 6 0.9 10 Light Yield b,c (%) 100 45 5.6 21 13 0.1 75 30 2.3 2.7 0.6 d(ly)/dt b (%/ ºC) ~0 0.3-0.6-2 ~0-1.6-1.9 ~0-0.1 Experiment Crystal Ball CLEO BaBar BELLE BES III KTeV TAPS (L*) (GEM) L3 BELLE PANDA? CMS ALICE PANDA? (BTeV) - - a. at peak of emission; b. up/low row: slow/fast component; c. measured by PMT of bi-alkali cathode. November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 3

Samples Sample size: All are cube of 1.5 X 0. NaI(Tl) is a cylinder of 1.5 X 0 long and 1.5 1.5 X 02 area at two ends to match 2 PMT. Sample Wrapping: All are wrapped with Tyvek paper. Hygroscopic samples (NaI and CsI) are sealed in 3 mm thick quartz window. November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 4

Excitation & Photo Luminescence Emission measured with θ = 10 o : No internal absorption UV lamp and monochromator Sample Orientation Excitation θ Monochromator and PMT Emission Sample Hitachi F-4500 November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 5

Transmittance Measurement Perkin Elmer Lambda-950 spectrophotometer with double beam, double monochromator and GPOB Reference beam Sample beam Theoretical limit: R.Y. Zhu, NIM A333 (1993) 422 November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 6

LSO/LYSO Refractive Index Wavelength dependent measurement by a V-prism Cubic sample placed inside a V-prism Incident light shooting perpendicularly to one side of the prism Refractive Index: n The refractive index is calculated according to the following the equation: Refractive Index: N λ (nm) 405 420 436 461 486 516 546 R. I. 1.833 1.827 1.822 1.818 1.813 1.810 1.806 November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 7

Excitation, Emission, Transmittance Watch emission versus transmittance edge for self-absorption self-absorption: November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 8

Scintillation Light Decay Time Recorded with an Agilent 6052A digital scope Fast Scintillators Slow Scintillators November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 9

Light Output Measurement Wrapping: Tyvek Source: Cs-137 Gate: 45~ 4,000 ns System uncertainty <1% Temperature: 20 o C November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 10

Light Output and Decay Kinetics Photoelectron/MeV measured with a XP2254B PMT Fast scintillators Slow scintillators Main decay time Main decay time November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 11

PMT Quantum Efficiencies Emission weighted QE used to calculate Photons/MeV Emission weighted QE is calculated according to the following equation: Where QE(λ): quantum efficiency of cathode Em(λ): scintillation intensity November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 12

Light Output and Decay Kinetics Light output, decay time & relative L.O. with PMT QE taken out Relative L.O. Relative L.O. 4.1 1.1 0.1 100 88 165 36 21 85 83 7.3 3.6 0.3 November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 13

Temperature Coefficient Measurement A NESLAB circulator used to keep sample at a fixed temperature with precision 0.01 o C Sensitivity of PMT cathode versus temperature checked by LED November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 14

Light Output Temperature Coefficient Temperature Range: 5 ~ 35 o C November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 15

BaF 2 : Fast and Slow Components Two filters used to select scintillation component Transmittance for filter BPF-214 (fast component) Transmittance for filter BPF-300 (slow component) Scintillation of BaF 2 has two components: the fast one peaked at 220 nm while the slow one peaked at 300 nm. Special band pass filters were used to measure the light output temperature coefficients for individual component. November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 16

BaF 2 Light Output Temperature Coefficient Fast and slow components have very different temperature coefficient Fast Slow November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 17

Light Output Temperature Coefficient Temperature Range: 15 ~ 25 o C November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 18

Table of Inorganic Scintillators Crystal NaI(Tl) CsI(Tl) CsI(Na) CsI CeF 3 BaF 2 BGO PWO(Y) LSO(Ce) Density (g/cm 3 ) 3.67 4.51 4.51 4.51 6.16 4.89 7.13 8.3 7.40 Melting Point (ºC) Radiation Length (cm) Molière Radius (cm) Interaction Length (cm) 651 2.59 4.13 42.9 621 1.86 3.57 39.3 621 1.86 3.57 39.3 621 1.86 3.57 39.3 1460 1.65 3.38 23.17 1280 2.03 3.10 30.7 1050 1.12 2.23 22.8 1123 0.89 2.00 20.7 2050 1.14 2.07 20.9 Refractive Index a 1.85 1.79 1.95 1.62 1.50 2.15 2.20 1.82 Hygroscopicity Yes Slight Slight Slight No No No No No Luminescence b (nm) (at peak) 410 550 420 420 310 340 300 300 220 480 425 420 402 Decay Time b (ns) 245 1220 690 30 30 650 300 30 40 6 0.9 10 Light Yield b,c (%) 100 165 88 3.6 1.1 7.3 36 4.1 21 0.3 0.1 85 d(ly)/dt b (%/ ºC) -0.2 0.4 0.4-1.4 0-1.9 0.1-0.9-2.5-0.2 a. at peak of emission; b. up/low row: slow/fast component; c. QE of readout device taken out. November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 19

Summary A comparative study on inorganic crystal scintillators commonly used in high energy physics experiments was carried out. Refractive indices for LSO/LYSO were measured by using a V-prism. Relative light output was measured for samples of 1.5 X 0 with Tyvek wrapping and with quantum efficiencies of the readout devices taken out. Light output temperature coefficients at room temperature were measured. Result presented here will be used in the inorganic scintillator section of the 2008 PDB. November 2, 2007 N49-1. Rihua Mao, Caltech 20