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3. レーザー強度の調整（TUNE 最適化）

標準条件では TUNE を変えなくてよい

2026-11 時点で、標準の繰り返し周波数 1 MHz では TUNE manual 50 % で MIP 相当 に調整済みです。 レーザーパネルの [★ 標準設定を適用 (1 MHz / TUNE manual 50% = MIP 相当) ★] を押せば、 トリガー internal・1 MHz・TUNE manual 50 % が一括で送られます（発振を始める）。通常はこのまま測定します。 繰り返し周波数を変えたとき、光学条件を変えたとき、振幅が想定と違うときに、このページの TUNE 最適化を行います。

TUNE とは

TUNE は PiLAS のパルスの強さを決める設定値です。0 % でパルスが最も強く、100 % で最も弱い という向きに注意してください。

  • TUNE と信号振幅の関係は、繰り返し周波数 や カメラ用照明の ON/OFF、光学条件（アライメント）で変わります。 カメラ用照明は 必ず OFF にしてから合わせてください。 固定の換算値は持たないので、振幅は毎回、実測で合わせます。
  • 最適な TUNE は繰り返し周波数で変わります。ある周波数で合わせた manual の TUNE のまま周波数を変えると、発振閾値を下回って光が出なくなることがあります （TRIG OUT は出続けるので、オシロの波形は更新されるのに平坦なまま）。周波数を変えたら TUNE 最適化をやり直します。
  • 簡易確認として TUNE を auto にする方法もあります（コントローラが周波数ごとの校正値を使う）。 ただし標準条件は manual 50 % です。波高を揃えたい測定では auto にせず、標準設定か TUNE 最適化で合わせてください。
  • レーザーパネル上段の状態表示（Tune: man 50.0% など）で、いまの TUNE のモードと値を確認できます。

TUNE 最適化の使い方

レーザーパネルの「TUNE 最適化 (目標振幅に合わせる)」の欄で行います。

TUNE 最適化の欄
レーザーパネル中ほどの「TUNE 最適化」欄（[方式] が単一 CH のとき）

[方式] を「隣接 2ch 合計 (MIP 相当)」にすると、[CH] が CH の組（例：C1+C2）に変わり、 [2 ストリップの中間 Y へ移動して測定 (現在の X, 終了後に戻る)] のチェックが現れます。 パネル全体の配置は GUI の画面構成 を見てください。

前提

  • レーザー ON、オシロ接続済み、EXT トリガーで信号が出ている
  • 原点出し または Z フォーカス で焦点が合っている
  • ビームが測定に適した位置にある（方式ごとに下表）

方式

方式 測るもの ビーム位置 目標の既定
単一 CH 選んだ CH の振幅（PKPK） ストリップ横のシリコン上（信号がはっきり見える位置） 200 mV
隣接 2ch 合計 (MIP 相当) 隣り合う 2 ストリップを読む CH の振幅の合計 \(A_\text{lead} + A_\text{sub}\) 2 ストリップの中間（ピッチ 500 µm なら電極から 250 µm） 64 mV

隣接 2ch 合計は、AC-LGAD ではビームを 2 ストリップ間で動かしても \(A_\text{lead} + A_\text{sub}\) の変化が小さい （電荷共有で分配されるだけ）性質を使います。ストリップ中間で合計を合わせれば、位置ずれに鈍感に MIP 相当の信号量へ揃えられます。 目標 64 mV は DESY ビームテスト (2026) の結果で、ストリップ中間で 64 ± 1 mV（参考：ストリップ近傍の単一 CH で 77 mV）です。

MIP 相当に合わせ直すときは「隣接 2ch 合計 (MIP 相当)」で目標 64 mV にします。 標準の TUNE manual 50 % (1 MHz) も、この方法でストリップ中間の合計を 64 mV に合わせた値です。

ピクセル型のセンサーでは、隣接するピクセルの CH の組と、その中間位置がセンサープロファイルの形状から決まります （センサーの登録）。

手順

  1. [方式] を選ぶ。
    • 単一 CH：[CH] を選ぶ。
    • 隣接 2ch 合計：CH の組（例：C1+C2）を選ぶ。センサープロファイルの形状から、隣接する組だけが列挙されます。
  2. [目標] 振幅と許容誤差 [±]（既定 ±1 mV）、粗掃引の [step]（既定 2 %）を確認する。方式を切り替えると目標は方式ごとの値に戻ります。
  3. 隣接 2ch 合計では、[2 ストリップの中間 Y へ移動して測定 (現在の X, 終了後に戻る)]（既定 ON）を使うと、 選んだ CH 組の電極中心の中間 Y へ現在の X のまま自動で移動し（面内回転とチルトで Y・Z を補正）、終了・中断後に元の位置へ戻ります。 ステージ接続が必要で、現在位置で焦点が合っていることが前提です。OFF なら現在位置で測ります。
  4. [最適化] を押し、確認ダイアログで [Yes]。

何をしているか

  1. 粗掃引：TUNE を 100 %（光が弱い側）から [step] ずつ下げながら、振幅（PAVA）を測る。
  2. 精密掃引：目標を跨いだ区間を 0.5 % 刻み・多数回読み（中央値） で掃引し、目標 ± 許容に最も近い TUNE に設定する。
  3. 検証測定：設定した TUNE で振幅を測り直す。

所要は数十秒〜1 分です。粗掃引だけだと ±数 mV の読み取りノイズで閾値交差が決まってしまうため、精密掃引を行っています。

結果

  • 成功すると「TUNE 最適化完了」が出て、TUNE が設定されます。進捗と [中断] はツールバーに表示されます。
  • 最後まで目標に届かないときは、振幅が最大だった TUNE に設定して警告 を出します（その周波数の最大出力が要件を満たすか判断する）。
  • TUNE 100 %（最弱）でも目標を超える場合は、減光が必要と警告します。
  • 中断や失敗のときは 元の TUNE に戻ります（2026-11-01 版で、中断時に 100 % になってしまう不具合が直りました）。
  • 接続後の入力欄はレーザーの現在値に同期されるので、最適化で変えた TUNE は GUI を起動し直しても自動では 50 % に戻りません。標準に戻すときは [★ 標準設定を適用 ★] を押します。
  • 掃引カーブは logs/tuneopt_<日時>.csv に残ります（phase = coarse / fine / verify、CH ごとの振幅・合計・ばらつき）。 その周波数での発振閾値もここから読み取れます。

MIP 相当の強度について

解析ノート matome では、ストリップ脇で実測した波高がビームの Landau MPV（76 mV）の 0.7–1.3 倍（53–99 mV）にあるスキャンを「MIP 相当」としています。 レーザーには Landau 揺らぎがないので、MIP 相当の強度で得た時間分解能は MIP に対する下限（床）と解釈します。

コマンドで TUNE を送るとき

GUI の表示と入力は % ですが、レーザーパネル下のコマンド欄から直接送るときは単位が違います。

コマンド / 応答 単位 例
tune= 0.1 % 単位の 4 桁 tune=0650 → 65.0 %
mState? の応答に含まれる TUNE 0.01 % 単位 6500 → 65.00 %