Abstract
AMIGA (Auger Muons and Infill for the Ground Array) is an upgrade of the Pierre Auger Observatory designed to extend its energy range of detection and to directly measure the muon content of the cosmic ray primary particle showers. The array will be formed by an infill of surface water-Cherenkov detectors associated with buried scintillation counters employed for muon counting. Each counter is composed of three scintillation modules, with a 10m(2) detection area per module. In this paper, a new generation of detectors, replacing the current multi-pixel photomultiplier tube (PMT) with silicon photo sensors (aka. SiPMs), is proposed. The selection of the new device and its front-end electronics is explained. A method to calibrate the counting system that ensures the performance of the detector is detailed. This method has the advantage of being able to be carried out in a remote place such as the one where the detectors are deployed. High efficiency results, i.e. 98% efficiency for the highest tested overvoltage, combined with a low probability of accidental counting (similar to 2 %), show a promising performance for this new system.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | 03002 |
| Number of pages | 24 |
| Journal | Journal of Instrumentation |
| Volume | 12 |
| DOIs | |
| Publication status | Published - Mar-2017 |
Keywords
- Pattern recognition
- cluster finding
- calibration and fitting methods
- Performance of High Energy Physics Detectors
- Front-end electronics for detector readout
- Photon detectors for UV
- visible and IR photons (solid-state) (PIN diodes, APDs, Si-PMTs, G-APDs, CCDs, EBCCDs, EMCCDs etc)
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Dive into the research topics of 'Muon counting using silicon photomultipliers in the AMIGA detector of the Pierre Auger observatory'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: Journal of Instrumentation, Vol. 12, 03002, 03.2017.
Research output: Contribution to journal › Article › Academic › peer-review
TY - JOUR
T1 - Muon counting using silicon photomultipliers in the AMIGA detector of the Pierre Auger observatory
AU - Aab, A.
AU - Abreu, P.
AU - Aglietta, M.
AU - Ahn, E. J.
AU - Al Samarai, I.
AU - Albuquerque, I. F. M.
AU - Allekotte, I.
AU - Allison, P.
AU - Almela, A.
AU - Alvarez Castillo, J.
AU - Alvarez-Muniz, J.
AU - Ambrosio, M.
AU - Anastasi, G. A.
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AU - Arqueros, F.
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AU - Aublin, J.
AU - Avila, G.
AU - Badescu, A. M.
AU - Balaceanu, A.
AU - Baus, C.
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AU - Bellido, J. A.
AU - Berat, C.
AU - Bertaina, M. E.
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AU - Biteau, J.
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AU - Blazek, J.
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AU - Briechle, F. L.
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AU - Caccianiga, L.
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AU - Collica, L.
AU - Coluccia, M. R.
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AU - Coutu, S.
AU - Covault, C. E.
AU - Cronin, J.
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AU - D'Amico, S.
AU - Daniel, B.
AU - Dasso, S.
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AU - Dawson, B. R.
AU - de Almeida, R. M.
AU - de Jong, S. J.
AU - De Mauro, G.
AU - de Mello Neto, J. R. T.
AU - De Mitri, I.
AU - de Oliveira, J.
AU - de Souza, V.
AU - Debatin, J.
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AU - Deligny, O.
AU - Di Giulio, C.
AU - Di Matteo, A.
AU - Diaz Castro, M. L.
AU - Diogo, F.
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AU - D'Olivo, J. C.
AU - Dorofeev, A.
AU - dos Anjos, R. C.
AU - Dova, M. T.
AU - Dundovic, A.
AU - Ebr, J.
AU - Engel, R.
AU - Erdmann, M.
AU - Erfani, M.
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AU - Farrar, G.
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AU - Figueira, J. M.
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AU - Filipcic, A.
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AU - Garcia, B.
AU - Garcia-Pinto, D.
AU - Gate, F.
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AU - Ghia, P. L.
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AU - Giammarchi, M.
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AU - Golup, G.
AU - Gomez Berisso, M.
AU - Gomez Vitale, P. F.
AU - Gonzalez, N.
AU - Gookin, B.
AU - Gordon, J.
AU - Gorgi, A.
AU - Gorham, P.
AU - Gouffon, P.
AU - Grillo, A. F.
AU - Grubb, T. D.
AU - Guarino, F.
AU - Guedes, G. P.
AU - Hampel, M. R.
AU - Hansen, P.
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AU - Haungs, A.
AU - Hebbeker, T.
AU - Heck, D.
AU - Heimann, P.
AU - Herve, A. E.
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AU - Holt, E.
AU - Homola, P.
AU - Horandel, J. R.
AU - Horvath, P.
AU - Hrabovsky, M.
AU - Huege, T.
AU - Hulsman, J.
AU - Insolia, A.
AU - Isar, P. G.
AU - Jandt, I.
AU - Jansen, S.
AU - Johnsen, J. A.
AU - Josebachuili, M.
AU - Kaeaepae, A.
AU - Kambeitz, O.
AU - Kampert, K. H.
AU - Kasper, P.
AU - Katkov, I.
AU - Keilhauer, B.
AU - Kemp, E.
AU - Kieckhafer, R. M.
AU - Klages, H. O.
AU - Kleifges, M.
AU - Kleinfeller, J.
AU - Krause, R.
AU - Krohm, N.
AU - Kuempel, D.
AU - Mezek, G. Kukec
AU - Kunka, N.
AU - Awad, A. Kuotb
AU - LaHurd, D.
AU - Latronico, L.
AU - Lauscher, M.
AU - Lautridou, P.
AU - Lebrun, P.
AU - Legumina, R.
AU - Leigui de Oliveira, M. A.
AU - Letessier-Selvon, A.
AU - Lhenry-Yvon, I.
AU - Link, K.
AU - Lopes, L.
AU - Lopez, R.
AU - Lopez Casado, A.
AU - Luce, Q.
AU - Lucero, A.
AU - Malacari, M.
AU - Mallamaci, M.
AU - Mandat, D.
AU - Mantsch, P.
AU - Mariazzi, A. G.
AU - Maris, I. C.
AU - Marsella, G.
AU - Martello, D.
AU - Martinez, H.
AU - Martinez Bravo, O.
AU - Masias Meza, J. J.
AU - Mathes, H. J.
AU - Mathys, S.
AU - Matthews, J.
AU - Matthews, J. A. J.
AU - Matthiae, G.
AU - Mayotte, E.
AU - Mazur, P. O.
AU - Medina, C.
AU - Medina-Tanco, G.
AU - Melo, D.
AU - Menshikov, A.
AU - Messina, S.
AU - Micheletti, M. I.
AU - Middendorf, L.
AU - Minaya, I. A.
AU - Miramonti, L.
AU - Mitrica, B.
AU - Mockler, D.
AU - Molina-Bueno, L.
AU - Mollerach, S.
AU - Montanet, F.
AU - Morello, C.
AU - Mostafa, M.
AU - Mueller, G.
AU - Muller, M. A.
AU - Mueller, S.
AU - Naranjo, I.
AU - Navas, S.
AU - Nellen, L.
AU - Neuser, J.
AU - Nguyenu, P. H.
AU - Niculescu-Oglinzanu, M.
AU - Niechciol, M.
AU - Niemietz, L.
AU - Niggemann, T.
AU - Nitz, D.
AU - Nosek, D.
AU - Novotny, V.
AU - Nozka, H.
AU - Nunez, L. A.
AU - Ochilo, L.
AU - Oikonomou, F.
AU - Olinto, A.
AU - Selmi-Dei, D. Pakk
AU - Palatka, M.
AU - Pallotta, J.
AU - Papenbreer, P.
AU - Parente, G.
AU - Parra, A.
AU - Paul, T.
AU - Pech, M.
AU - Pedreira, F.
AU - Pekala, J.
AU - Pelayo, R.
AU - Pena-Rodriguez, J.
AU - Pereira, L. A. S.
AU - Perrone, L.
AU - Peters, C.
AU - Petrera, S.
AU - Phuntsok, J.
AU - Piegaia, R.
AU - Pierog, T.
AU - Pieroni, P.
AU - Pimenta, M.
AU - Pirronello, V.
AU - Platino, M.
AU - Plum, M.
AU - Porowski, C.
AU - Prado, R. R.
AU - Privitera, P.
AU - Prouza, M.
AU - Quel, E. J.
AU - Querchfeld, S.
AU - Quinn, S.
AU - Ramos-Pollant, R.
AU - Rautenberg, J.
AU - Ravel, O.
AU - Ravignani, D.
AU - Reinert, D.
AU - Revenue, B.
AU - Ridky, J.
AU - Risse, M.
AU - Ristori, P.
AU - Rizi, V.
AU - Rodrigues de Carvalho, W.
AU - Fernandez, G. Rodriguez
AU - Rodriguez Rojo, J.
AU - Rodriguez-Frias, M. D.
AU - Rogozin, D.
AU - Rosado, J.
AU - Roth, M.
AU - Roulet, E.
AU - Rovero, A. C.
AU - Saffi, S. J.
AU - Saftoiu, A.
AU - Salazar, H.
AU - Saleh, A.
AU - Greus, F. Salesa
AU - Salina, G.
AU - Sanabria Gomez, J. D.
AU - Sanchez, F.
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AU - Santos, E. M.
AU - Santos, E.
AU - Sarazin, F.
AU - Sarkar, B.
AU - Sarmento, R.
AU - Sarmiento-Cano, C.
AU - Sato, R.
AU - Scarso, C.
AU - Schauer, M.
AU - Scherini, V.
AU - Schieler, H.
AU - Schmidt, D.
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AU - Schovanek, P.
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AU - Schulz, A.
AU - Schulz, J.
AU - Schumacher, J.
AU - Sciutto, S. J.
AU - Segreto, A.
AU - Settimo, M.
AU - Shadkam, A.
AU - Shellard, R. C.
AU - Sigl, G.
AU - Silli, G.
AU - Sima, O.
AU - Smiaikowski, A.
AU - Smida, R.
AU - Snow, G. R.
AU - Sommers, P.
AU - Sonntag, S.
AU - Sorokin, J.
AU - Squartini, R.
AU - Stanca, D.
AU - Stanic, S.
AU - Stasielak, J.
AU - Strafella, F.
AU - Suarez, F.
AU - Suarez Duran, M.
AU - Sudholz, T.
AU - Suomijarvi, T.
AU - Supanitsky, A. D.
AU - Sutherland, M. S.
AU - Swain, J.
AU - Szadkowski, Z.
AU - Taborda, O. A.
AU - Tapia, A.
AU - Tepe, A.
AU - Theodoro, V. M.
AU - Timmermans, C.
AU - Todero Peixoto, C. J.
AU - Tomankova, L.
AU - Tome, B.
AU - Tonachini, A.
AU - Torralba Elipe, G.
AU - Torres Machado, D.
AU - Torri, M.
AU - Travnicek, P.
AU - Trini, M.
AU - Ulrich, R.
AU - Unger, M.
AU - Urban, M.
AU - Valbuena-Delgado, A.
AU - Valdes Galicia, J. F.
AU - Valino, I.
AU - Valore, L.
AU - van Aar, G.
AU - van Bodegom, P.
AU - van den Berg, A. M.
AU - van Vliet, A.
AU - Varela, E.
AU - Vargas Cardenas, B.
AU - Varner, G.
AU - Vazquez, J. R.
AU - Vazquez, R. A.
AU - Veberic, D.
AU - Verzi, V.
AU - Vicha, J.
AU - Villasenor, L.
AU - Vorobiov, S.
AU - Wahlberg, H.
AU - Wainberg, O.
AU - Walz, D.
AU - Watson, A. A.
AU - Weber, M.
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AU - Wiencke, L.
AU - Wilczynski, H.
AU - Winchen, T.
AU - Wittkowski, D.
AU - Wundheiler, B.
AU - Wykes, S.
AU - Yang, L.
AU - Yelos, D.
AU - Yushkov, A.
AU - Zas, E.
AU - Zavrtanik, D.
AU - Zavrtanik, M.
AU - Zepeda, A.
AU - Zimmermann, B.
AU - Ziolkowski, M.
AU - Zong, Z.
AU - Zuccarello, F.
AU - collaboration, Pierre Auger
PY - 2017/3
Y1 - 2017/3
N2 - AMIGA (Auger Muons and Infill for the Ground Array) is an upgrade of the Pierre Auger Observatory designed to extend its energy range of detection and to directly measure the muon content of the cosmic ray primary particle showers. The array will be formed by an infill of surface water-Cherenkov detectors associated with buried scintillation counters employed for muon counting. Each counter is composed of three scintillation modules, with a 10m(2) detection area per module. In this paper, a new generation of detectors, replacing the current multi-pixel photomultiplier tube (PMT) with silicon photo sensors (aka. SiPMs), is proposed. The selection of the new device and its front-end electronics is explained. A method to calibrate the counting system that ensures the performance of the detector is detailed. This method has the advantage of being able to be carried out in a remote place such as the one where the detectors are deployed. High efficiency results, i.e. 98% efficiency for the highest tested overvoltage, combined with a low probability of accidental counting (similar to 2 %), show a promising performance for this new system.
AB - AMIGA (Auger Muons and Infill for the Ground Array) is an upgrade of the Pierre Auger Observatory designed to extend its energy range of detection and to directly measure the muon content of the cosmic ray primary particle showers. The array will be formed by an infill of surface water-Cherenkov detectors associated with buried scintillation counters employed for muon counting. Each counter is composed of three scintillation modules, with a 10m(2) detection area per module. In this paper, a new generation of detectors, replacing the current multi-pixel photomultiplier tube (PMT) with silicon photo sensors (aka. SiPMs), is proposed. The selection of the new device and its front-end electronics is explained. A method to calibrate the counting system that ensures the performance of the detector is detailed. This method has the advantage of being able to be carried out in a remote place such as the one where the detectors are deployed. High efficiency results, i.e. 98% efficiency for the highest tested overvoltage, combined with a low probability of accidental counting (similar to 2 %), show a promising performance for this new system.
KW - Pattern recognition
KW - cluster finding
KW - calibration and fitting methods
KW - Performance of High Energy Physics Detectors
KW - Front-end electronics for detector readout
KW - Photon detectors for UV
KW - visible and IR photons (solid-state) (PIN diodes, APDs, Si-PMTs, G-APDs, CCDs, EBCCDs, EMCCDs etc)
U2 - 10.1088/1748-0221/12/03/P03002
DO - 10.1088/1748-0221/12/03/P03002
M3 - Article
SN - 1748-0221
VL - 12
JO - Journal of Instrumentation
JF - Journal of Instrumentation
M1 - 03002
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