Abstract
Detection of high-energy neutrinos from distant astrophysical sources will open a new window on the Universe. The detection principle exploits the measurement of Cherenkov light emitted by charged particles resulting from neutrino interactions in the matter containing the telescope. A novel multi-PMT digital optical module (DOM) was developed to contain 31 3-inch photomultiplier tubes (PMTs). In order to maximize the detector sensitivity, each PMT will be surrounded by an expansion cone which collects photons that would otherwise miss the photocathode. Results for various angles of incidence with respect to the PMT surface indicate an increase in collection efficiency by 30% on average for angles up to 45° with respect to the perpendicular. Ray-tracing calculations could reproduce the measurements, allowing to estimate an increase in the overall photocathode sensitivity, integrated over all angles of incidence, by 27% (for a single PMT). Prototype DOMs, being built by the KM3NeT consortium, will be equipped with these expansion cones.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | T03006 |
| Journal | Journal of Instrumentation |
| Volume | 8 |
| Issue number | 3 |
| DOIs | |
| Publication status | Published - 2013 Mar |
| Externally published | Yes |
Keywords
- Cherenkov detectors
- Instrument optimization
- Large detector systems for particle and astroparticle physics
- Optical detector readout concepts
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- Instrumentation
- Mathematical Physics
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Expansion cone for the 3-inch PMTs of the KM3NeT optical modules. / Adrian-Martinez, S.; Ageron, M.; Aguilar, J. A. et al.
In: Journal of Instrumentation, Vol. 8, No. 3, T03006, 03.2013.Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
}
TY - JOUR
T1 - Expansion cone for the 3-inch PMTs of the KM3NeT optical modules
AU - Adrian-Martinez, S.
AU - Ageron, M.
AU - Aguilar, J. A.
AU - Aharonian, F.
AU - Aiello, S.
AU - Albert, A.
AU - Alexandri, M.
AU - Ameli, M.
AU - Anassontzis, E. G.
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AU - Zornoza, J. D.
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PY - 2013/3
Y1 - 2013/3
N2 - Detection of high-energy neutrinos from distant astrophysical sources will open a new window on the Universe. The detection principle exploits the measurement of Cherenkov light emitted by charged particles resulting from neutrino interactions in the matter containing the telescope. A novel multi-PMT digital optical module (DOM) was developed to contain 31 3-inch photomultiplier tubes (PMTs). In order to maximize the detector sensitivity, each PMT will be surrounded by an expansion cone which collects photons that would otherwise miss the photocathode. Results for various angles of incidence with respect to the PMT surface indicate an increase in collection efficiency by 30% on average for angles up to 45° with respect to the perpendicular. Ray-tracing calculations could reproduce the measurements, allowing to estimate an increase in the overall photocathode sensitivity, integrated over all angles of incidence, by 27% (for a single PMT). Prototype DOMs, being built by the KM3NeT consortium, will be equipped with these expansion cones.
AB - Detection of high-energy neutrinos from distant astrophysical sources will open a new window on the Universe. The detection principle exploits the measurement of Cherenkov light emitted by charged particles resulting from neutrino interactions in the matter containing the telescope. A novel multi-PMT digital optical module (DOM) was developed to contain 31 3-inch photomultiplier tubes (PMTs). In order to maximize the detector sensitivity, each PMT will be surrounded by an expansion cone which collects photons that would otherwise miss the photocathode. Results for various angles of incidence with respect to the PMT surface indicate an increase in collection efficiency by 30% on average for angles up to 45° with respect to the perpendicular. Ray-tracing calculations could reproduce the measurements, allowing to estimate an increase in the overall photocathode sensitivity, integrated over all angles of incidence, by 27% (for a single PMT). Prototype DOMs, being built by the KM3NeT consortium, will be equipped with these expansion cones.
KW - Cherenkov detectors
KW - Instrument optimization
KW - Large detector systems for particle and astroparticle physics
KW - Optical detector readout concepts
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=84875715981&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=84875715981&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1088/1748-0221/8/03/T03006
DO - 10.1088/1748-0221/8/03/T03006
M3 - Article
AN - SCOPUS:84875715981
SN - 1748-0221
VL - 8
JO - Journal of Instrumentation
JF - Journal of Instrumentation
IS - 3
M1 - T03006
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