スキャンの種類（一般論）¶

このページは一般論です

TCT で一般に行われるスキャンの紹介です。広島の装置（AC-LGAD + laser_gui）で実際に行うスキャンは自動スキャンを見てください。特に 焦点の決め方が一般論と逆 になる点に注意してください。広島の AC-LGAD では、焦点が合うほどゲインが抑制されて振幅が 小さく なるので、「振幅最小の Z = 焦点」とします（位置合わせ参照）。

フォーカススキャン¶

ビームの焦点（ビームウェスト）の位置を決めるためのスキャンです。

金属電極の端（ナイフエッジ）をまたぐように \(x\) 方向にスキャンする。
信号（振幅または電荷）を位置の関数として誤差関数でフィットする。

\[ S(x) = \frac{A}{2}\left[1 + \operatorname{erf}\!\left(\frac{x - x_0}{\sqrt{2}\,\sigma}\right)\right] + C \]
これを光軸方向 \(z\) の各位置で繰り返し、\(\sigma\) が最小になる \(z\) を焦点とする。

ビーム幅は \(\text{FWHM} = 2\sqrt{2\ln 2}\,\sigma \approx 2.355\,\sigma\) で表すこともあります。

Tip

Edge-TCT では、センサーの表面・裏面（深さ方向の端）を使って同様に焦点サイズを評価できます。

位置スキャン（XY スキャン）¶

照射位置を 1 次元または 2 次元に走査して、応答の位置依存性を調べます。

ストリップ間・ピクセル間の電荷共有
LGAD のゲイン層の一様性、パッド間の不感領域 (inter-pad distance)
電極端・ガードリング付近の挙動

Note

金属電極の上はレーザーが透過しないため、信号がゼロになります。マップを解釈するときはレイアウト図と重ねて確認してください。

バイアススキャン¶

バイアス電圧を変えながら同じ位置で波形を取得します。

収集電荷 vs バイアス：電荷が飽和する電圧から全空乏化電圧を推定する。
波形の形 vs バイアス：電場分布の変化を確認する。
LGAD のゲイン：同じ条件で測った PIN ダイオードとの電荷比 \(G = Q_\text{LGAD} / Q_\text{PIN}\) から求める。

Warning

電圧を上げるときはリーク電流を常に監視し、ブレークダウンの兆候があれば中止してください。

Edge-TCT 深さスキャン¶

センサーの側面からレーザーを入射し、深さ \(y\) を走査します。複数のバイアスで繰り返すのが一般的です。

各深さの 収集電荷 → 電荷収集プロファイル（空乏層の広がり）
各深さの 立ち上がり直後の電流 → ドリフト速度プロファイル（電場分布）

詳しくはレーザーと照射方式を参照してください。

温度スキャン¶

温度を変えながら測定します。リーク電流、トラッピング、LGAD のゲイン（温度が低いほど高くなる）などの温度依存性を調べます。温度を変えたら、安定するまで十分待ってから測定してください。

レーザー強度スキャン¶

レーザー強度を変え、信号が強度に比例しているか（線形性）を確認します。強度が高すぎるとプラズマ効果やアンプの飽和で波形が歪むため、本測定の前に一度行っておくと安心です。