1 / 34

ATLAS 実験 SCT バレルシリコン飛跡検出器の 宇宙線を用いた性能評価

ATLAS 実験 SCT バレルシリコン飛跡検出器の 宇宙線を用いた性能評価. 数理物質科学研究科物理学専攻 素粒子実験研究室. 学籍番号　 200520614. 永井 義一. 2007 年 2 月 21 日　　修士論文発表会. 目次. 序論 LHC 加速器と ATLAS 検出器 SCT バレルシリコン検出器 宇宙線テストの概要 SCT バレルシリコン検出器の性能評価 宇宙線イベントの再構成 SCT 検出器の位置補正 SCT 検出器の検出効率 結論と今後の課題. モンブラン. ジュネーブ国際空港. レマン湖. ATLAS. LHCb. CMS.

raiden
Télécharger la présentation

ATLAS 実験 SCT バレルシリコン飛跡検出器の 宇宙線を用いた性能評価

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ATLAS実験SCTバレルシリコン飛跡検出器の宇宙線を用いた性能評価ATLAS実験SCTバレルシリコン飛跡検出器の宇宙線を用いた性能評価 数理物質科学研究科物理学専攻 素粒子実験研究室 学籍番号　200520614 永井 義一 2007年2月21日　　修士論文発表会

  2. 目次 • 序論 • LHC加速器とATLAS検出器 • SCTバレルシリコン検出器 • 宇宙線テストの概要 • SCTバレルシリコン検出器の性能評価 • 宇宙線イベントの再構成 • SCT検出器の位置補正 • SCT検出器の検出効率 • 結論と今後の課題 修士論文発表会

  3. モンブラン ジュネーブ国際空港 レマン湖 ATLAS LHCb CMS 8.5km ALICE P P LHC加速器（Large Hadron Collider） 現在CERN研究所にて建設中の陽子‐陽子衝突型加速器 重心系エネルギー LHC加速器のスケジュール 2007年末　 　　検出器の較正・加速器の調整 2008年春 　　 での物理実験の開始 LHC（Large Hadron Collider) @ CERN • 実験目的 • Higgs粒子の探索 • 　標準理論の検証 • 　標準理論を越える物理の探索 修士論文発表会

  4. 　　　カロリメータ μ粒子検出器 内部飛跡検出器 マグネットシステム 重量 : 7000トン 飛跡検出器 : カロリメータ : ATLAS検出器 (A Toroidal LHC ApparatuS) • 内部飛跡検出器 • Pixel : シリコンピクセル検出器 • SCT : シリコンマイクロストリップ検出器 • TRT : 遷移輻射ストローチューブチェンバー • カロリメータ • μ粒子検出器 • マグネットシステム 修士論文発表会

  5. SCTバレルシリコン検出器 • SCTバレルモジュールの特徴 • 2次元的な位置測定 　　シリコンセンサー（6cm×6cm）を表裏2枚ずつ、ステレオ角40mradで張り合わせることにより、単独モジュールで2次元的な位置測定が可能 • 　高放射線耐性 　　＜2×1014（proton/cm2）　（バイアス電圧５００Vまで） • 　位置分解能 　　ストリップ間隔は80μm 、SCT検出器片面での 　　位置分解能は、23μm 768ch SCTバレルシリコン検出器 シリンダー4層、SCTバレルモジュール2112枚から構成される。 修士論文発表会

  6. 144 cm S1 40 cm PMT PMT シンチレータ TRT S2 SCT S3 trigger: 宇宙線テスト概要 • 目的 • SCTおよびTRT検出器のオペレーションテスト • SCT+TRT検出器を同時に扱う • SCTおよびTRT検出器の性能評価 • 　ノイズテスト、検出効率評価　等 データ収集システム 修士論文発表会

  7. y Top Layer 3 / Barrel B6 Layer 1 / Barrel B4 Layer 0 / Barrel B3 Layer 2 / Barrel B5 Bottom No magnetic field 12 modules Inner Outer 宇宙線テスト概要 SCTモジュール数 ： 468 (Top=252, Bottom=216) (B3,B4,B5,B6) = (84/108/144/132) 宇宙線トリガーイベント数 ： 約132k 修士論文発表会

  8. strip fired 40mrad strip pitch = 80 mm 1 module Space point definition 宇宙線イベントの再構成 ヒット位置とクラスターの構成 Space Pointの構成 各クラスターに属するストリップ数 95% 8 Space Point イベント 1 2 宇宙線トリガーごとのSpace Point 数 宇宙線トリガーごとのクラスター数 修士論文発表会 120

  9. track candidate 宇宙線トリガーごとのトラック数 Space Point 宇宙線トラックの再構成 • Space Pointからトラックの候補を探す（パターン認識） • 3点以上のSpace Pointの全ての組み合わせをr‐f平面およびZ‐Y平面において直線フィットし、c2/ndfでのカットをかけてトラックの候補を選別する。 • 2つ以上のトラックが同じSpace Pointを共有する場合、c2/ndfが小さいトラックに属させる。 • 全てのトラックが同じSpace Pointを共有しなくなった時点で パターン認識アルゴリズムを終了する。 • トラックの候補をクラスターを用いて再フィットする（トラックフィット） • 多重散乱の効果を考慮に入れた、Kalman Filteringの方法を用い、クラスターを用いてフィットすることで、トラックを探し出す。 修士論文発表会

  10. SCT検出器の位置補正 SCTモジュールの位置分解能は23mmであり、シリンダーへの取り付け精度より良いため、検出器の位置補正が必要。 各モジュールのずれの自由度は6である。 →468×6＝2808 自由度のパラメータを最適化する必要がある。 r : 残差ベクトル　a : 位置補正パラメータ p : トラックパラメータ　V : 残差の共分散行列 ： 位置補正定数 2808個の連立方程式 修士論文発表会

  11. track cluster position トラックのc2/ndf分布 残差 c2/ndf ＝ ３ remove track hit track hit position cluster SCT検出器の位置補正 以下の方法でトラックの残差を求め、位置補正の効果を評価する • 　トラックがc2/ndf ＜ ３ を満たす • 　トラックに伴うクラスターが１０以上存在する • 　残差を求めるモジュールのクラスターをトラックから除外し、再度フィットする • SCTモジュール面でのトラックとクラスターの距離を残差とする 修士論文発表会

  12. SCT検出器の位置補正 Top Top Mean 11.7 mm s 54.5 mm Mean 0.7 mm s 39.9 mm 位置補正後 Layer1 / Barrel 4 Layer1 / Barrel 4 位置補正前 Bottom Bottom Mean 0.8 mm s 41.3 mm Mean 7.7 mm s 58.5 mm 多重散乱の効果 修士論文発表会

  13. track remove all hit cluster c2/ndf = 6 SCT検出器の検出効率 • 　トラックが c2/ndf < 40を満たす • 　検出効率を求めるSCTモジュールが存在する層のクラスターをトラックから除外し、再度トラックをフィットする （リフィットトラック） • 　リフィットトラックがc2/ndf < 6を満たす • 　リフィットトラックに伴うクラスターが10以上、かつTop, Bottom各々にクラスターが2以上存在する • 　リフィットトラックの位置がモジュール端および異常ストリップ（noisy, dead, etc…）から2 mm以上離れている ⇒　以上を満たす場合、トラック予想位置とする （ヒット予想点） ⇒　ヒット予想点より±2 mmの範囲内でクラスターを調べる 　　（ヒット観測点） （検出効率）＝（ヒット観測点の数） / （ヒット予想点の数） 修士論文発表会

  14. Bottom Bottom Top Top Layer1 / Barrel 4Link 0 Layer1 / Barrel 4Link 1 Top total : 99.21±0.03 % Bottom total : 99.12±0.03 % SCT検出器の検出効率 修士論文発表会

  15. 結論 • SCT検出器の性能評価 • SCT検出器の位置補正の結果、残差分布のs～40mm程度まで改善した • 各SCTモジュールについて検出効率を見積もり、Top・Bottomともに99%以上の検出効率が得られた 今後の課題 • Top, Bottom独立なトラック再構成 • SCT4層でのトラック再構成効率を見積もる • Bottomに見られる多重散乱効果を除き、検出効率を評価する 修士論文発表会

  16. Backup 修士論文発表会

  17. Number of Spacepoints Real data w/ 2 scintillators Real data w/ 3 scintillators MC simulation 修士論文発表会

  18. Number of Tracks tracks w/ 2 scintillators no alignment tracks w/ 3 scintillators no alignment tracks w/ 3 scintillators w/ alignment tracks w/ MC simulation 修士論文発表会

  19. Trigger Timing 修士論文発表会

  20. track extrapolation measured hit position updated track position predicted hit position track extrapolation Kalman Filtering 修士論文発表会

  21. no alignment ly0 & ly1 修士論文発表会

  22. no alignment ly2 & ly3 修士論文発表会

  23. local alignment ly0 & ly1 修士論文発表会

  24. local alignment ly2 & ly3 修士論文発表会

  25. Geant 4 simulation ly0 & ly1 修士論文発表会

  26. Geant 4 simulation ly2 & ly3 修士論文発表会

  27. Efficiency map ly0 & ly1 修士論文発表会

  28. Efficiency map ly2 & ly3 修士論文発表会

  29. Efficiency Diff b/w link 0 & link 1 修士論文発表会

  30. Efficiency detail ly0 修士論文発表会

  31. Efficiency detail ly1 修士論文発表会

  32. Efficiency detail ly2 修士論文発表会

  33. Efficiency detail ly3 修士論文発表会

  34. Normal : 99.17±0.02% High resistance: 99.10±0.08% 高抵抗SCTモジュールの性能評価 SCTモジュールのバイアス回路抵抗は、正常モジュールでは40 kW以下 ⇒21 SCTモジュールが100 kW以上の抵抗値を示した ⇒電圧降下の影響により、センサーに加わる電圧が低くなる可能性 Resistance(kW) 修士論文発表会

More Related