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ATLAS 実験ホールにおける μ 粒子検出器統合試運転. 高橋 悠太 ( 名古屋大学大学院 理学研究科 ) 戸本誠 , 杉本拓也 , 奥村恭幸 , 長谷川慧 , 佐々木修 A ,安芳次 A ,池野正弘 A ,坂本宏 B ,川本辰男 B ,石野雅也 B ,久保田隆至 B ,平山翔 B ,金賀史彦 B ,結束晃平 B ,蔵重久弥 C ,松下崇 C ,門坂拓哉 C ,丹羽正 C ,中塚洋輝 C ,早川俊 C ,長谷川庸司 D ,福永力 E ,菅谷頼仁 F ,他 ATLAS 日本 TGC グループ - PowerPoint PPT Presentation
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ATLAS 実験ホールにおけるμ 粒子検出器統合試運転
高橋 悠太 ( 名古屋大学大学院 理学研究科 )
戸本誠 , 杉本拓也 , 奥村恭幸 , 長谷川慧 ,
佐々木修 A ,安芳次 A ,池野正弘 A ,坂本宏 B ,川本辰男 B ,石野雅也 B ,久保田隆至 B ,平山翔 B ,金賀史彦 B ,結束晃平 B ,蔵重久弥 C ,松下崇 C ,門坂拓哉 C ,丹羽正 C ,中塚洋輝 C ,早川俊 C ,長谷川庸司 D ,福永力 E ,菅谷
頼仁 F ,他 ATLAS 日本 TGC グループ
名大理, KEKA ,東大素セ B ,神戸大自然 C ,信州大理 D ,首都大理工 E ,阪大理 F
イントロダクション (1)• Higgs > CERN-ATLAS > TGC• TGC (Thin Gap Chamber)
– Pt > 6GeV/c の 粒子発生事象を選択的にトリガー (40MHz 75kHz)
– 3 wheels (3+2+2=7 layers) で構成– MWPC 3408 枚 から構成
– 読出チャンネル : 320k– 動作領域 : 6000m2
• 地下実装完了 ( ~ 2007.9) 動作検証期– ATLAS 検出器への統合に成功– 地下において 4 回の試運転を実施– 動作検証を行った
IPTGC2 TGC3TGC1
μ
Troidalmagne
t
• ガス増幅率 106
• 限定的比例領域
• タイムジッター < 25ns
• CO2 + n-pentane
R
TGC1 wheel
pp
T=25ns√S = 14TeV
25m
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
44m
22m
イントロダクション (2)
A Final setup
TGC1 only
CCA
C09 / C10 / C11A09 / A10 / A11
パラメータ 現在 本実験
HV 2.8kV 2.9kV
閾値電圧 100mV 要調整
使用ガス CO2 100% CO2+n-pentane (55:45)
トリガー条件 TGC1 2/3 TGC1+TGC2+TGC3 L4&L7 2/2
• セットアップ
• データ取得環境
μ2/2 coin
TGC2 TGC3
L4 L5L6 L7L2
μ2/3 coin
TGC1
L1 L3
動作検証項目
TGC の動作TGC の動作
① 欠損チャンネル
宇宙線ヒット分布を取得、検証
② トリガー論理の動作検証
ヒット多重度
トリガーレイヤーにおけるヒットチャンネ
ル差分
③ 検出効率
CO2 100%, HV2.8kV で評価
過去の実験結果との整合性確認
これら項目について動作検証し、動作領域拡張を行うことが必要これら項目について動作検証し、動作領域拡張を行うことが必要
“ 検出器” の動作 “ トリガー回路系 の動作
中塚氏の発表
イベ
ント
数
① 欠損チャンネル• 宇宙線ヒット分布から欠損チャンネルを把握
T2T5T6T7T8T9
strip
Wire
T5
T8
T6
T7
T7
T6
T8T9
T5
Wire
StripT9
Wire ch
Strip ch
イベ
ント
数
地下でのデータ
取得環境を確立
宇宙線でデータ収集
欠損チャンネルの検証
地下でのデータ
取得環境を確立
宇宙線でデータ収集
欠損チャンネルの検証
① 欠損チャンネル • 欠損チャンネルの検証
実装前 実装後
C09 0 / 3336 0 / 3336
A10 1 / 3336 2 / 3336
1 :既知、 1 :新
チャンネル
OK
実装前実装前
# of event
0.07%0.07%
実装前実装前
後 後
後 後
T5 T6 T7 T8 T9
② トリガー論理の動作検証• ヒット多重度分布
– ヒット多重度 = ヒット数 / 1 triggered event– どちらもヒット数2から立ち上がるべき
ヒット数ヒット数
2/3 coincidence セクター2/3 coincidence セクター
2/2 coincidence セクター2/2 coincidence セクター
どちらも、ヒット数 ≥ 2 から立ち上がり 設計通りの動作
A C
C09 / C10 / C11A09 / A10 / A11
TGC1 2/3
L4 & L72/2L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
② トリガー論理の動作検証• トリガーレイヤーのヒットチャンネル差分
– トリガー論理が要請するトリガー発行条件
TGC1 トリガー Δch(L1-L3)TGC1 トリガー Δch(L1-L3)
Δch <= 1
Δch <= |4|
L4 & L7 トリガー Δch(L4-L7)L4 & L7 トリガー Δch(L4-L7)
どちらも、期待されるチャンネル差分を示す 設計通りの動作
L1 L2 L3
A C
C09 / C10 / C11A09 / A10 / A11
TGC1 2/3
L4 & L72/2
123
300
123
300
L4 L5 L6 L7
123
430
123
430
IPΔch <= 1
Δch <= 4
③ 検出効率
検出効率の評価• L1 & L2 & L3 / L1 & L3 • L4 & L5 & L7 / L4 & L7
L1 L2 L3
?μ
L1&L3 L1&L2&L3 検出効率 (%)
A09 10025 1175 11.7±0.3
A11 11495 1388 12.0±0.3
C10 8247 623 7.6±0.3
C11 8851 875 10.0±0.8
L4&L7 L4&L5&L7 検出効率 (%)
A10 379 45 11.9 ±2.3
C09 289 31 10.7±2.5
10% 程度 (CO2 100%, HV2.8kV, Vth = 100mV) L4 L5 L6 L7
μ
A C
C09 / C10 / C11A09 / A10 / A11
?
③ 検出効率
現在のデータ取得環境• HV : 2800V• ガス : CO2 100% • 閾値電圧 : 100mV
現環境と等価な環境:
2.8kV, CO2 100%
= 2.55kV, CO2 + n-pentane
Vth=100mV時の検出効率
~10 %
• 過去の実験結果との整合性
Consistent
!Consistent
!
Summary
• TGCは構築段階 ( ~ 2007.9) から、 動作検証段階へ移行
• これまでに 6 セクターの運転に成功• 本実験同様のセットアップ、かつ、 ATLAS 検出器に統
合した状態で、宇宙線による動作検証に初めて成功I. 欠損チャンネル
• 現在 0.07% 、今後、対処可能なところに修復を施すII. トリガー論理の動作検証
• ヒット多重度 ≥ 2 に分布• トリガーレイヤのヒットチャンネル差分は設計通り
III. 検出効率• 約 10%程度 ( CO2 100%, HV2.8kV )• 過去の実験結果から予想される値と、ほぼ一致
• 現在、動作領域拡張とともに、動作検証を進めている実験開始直前期における TGC の動作検証に成功
2008.8月からの実験開始に備える実験開始直前期における TGC の動作検証に成功
2008.8月からの実験開始に備える
backup
③ 動作検証• TGC2 & TGC3 を用いた検出効率 = L4 & L5 & L7 / L4 & L7
Layer
?
4 5 6 7
~ 7%~ 7%
Δch = 8
① 欠損チャンネル
T9
T8
T7
T6
T5
地上
地下
地上から地下への輸送過程で生じたと考えられる wire channel
# of event
• 新しく発見した欠損チャンネル
14
0.07%
0.07%
セクター
欠損チャンネル
A09 0 / 5k
A10 2 / 15k
A11 0 / 5k
セクター
欠損チャンネル
C09 16 / 15k
C10 2 / 5k
C11 16 / 5k
36ch / 50kに欠損を発見
修復予定
欠損チャンネルが生じる場所
ASDボード ( シールドなし )
ASDボード ( シールドあり )
チェ
ンバ
ー側
1. テストパルス (ASD以降のテスト ) では見えない
チェンバーから ASD のコネクタ部のどこかで断線
2. テストパルスでも見えているASD以降の問題
C10 の検出効率の低さ
C10 セクターが、全体的に低い傾向にあるGas or 電源系統だと考えられるが、現在検討中
チェンバー単位での検出効率
~50cm
~4cm
TGC2/3 Trigger(layer 4/7 Coincidence)
~2cm
TGC3 Trigger(layer 6/7 Coincidence)
2.6cm
L4 L5
L6 L7
L4 L5
L6 L7
標高差の補正
2.9kV(KEK) = 2.8kV(CERN)
印加電圧 v.s. 検出電荷量
印加電圧 v.s. 検出効率 (CO2 + n-pentane)
標高差の補正:KEK(32m), CERN(421m)
検出効率 10%は現環境下で妥当 本番 2.9kV印加時で 100%可能
18
Some figures
19
動作検証 (3) 検出効率
• 検出効率 ( L2 ) = #(L1& L2 & L3) / #(L1 & L3)
L1L2L3
?
ch(L1-L3)ch(L1-L3)
A09 A11 C10 C11
検出効率 10.8±1.6
11.1±1.6
4.7±1.1
11.3±1.8
約10%
L1&L3 でトリガーがかかった事象
L1&L2&L3 にヒットがあった事象
黒に対する赤のヒストグラムで検出効率を算出※Δch(L1-L3)=0,1 のみ論理的にトリガー可能
Δch
μ
20
使用チェンバー
21
TGC の内部構造
22
SLBバッファの読み出し
23
SLBBuffer
トリガー
• 3 neighboring BC data was taken from SLB buffer
previous, current, next
previouscurrentnext
Read out
TGC の配置
24
μ 粒子トリガーの威力
25
宇宙線のトリガーレート
26
上空から見た有効面積は2.5cm * 10m = 2.5m^2
Δch
μ
閾値電圧適正化
27
ウインドウサイズ
28
5~20cm程度
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