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ATLAS TGC トリガーのシミュレーションによる性能評価
神戸大学 理学研究科谷 和俊
神戸大理,高エ研A 蔵重久弥,山崎祐司,松下崇,石川明正,大町千尋,石野雅也A,他ATLAS日本TGCグループ
Sunday, March 21, 2010
LHC & ATLAS Detector
✓ Large Hadron Collider - 陽子陽子衝突加速器- 重心系衝突エネルギー:14 [TeV]
- Luminosity:1034 [cm-2s-1]
- 衝突頻度:40 [MHz]
✓ ATLAS Detector - LHCに設置される汎用検出器- Higgs粒子,超対称性,余剰次元 などの探索が行われる
Sunday, March 21, 2010 1
Sunday, March 21, 2010 2
LVL-1 Endcap Muon Trigger
✓ Trigger System 高い反応レートの中からイベントを選択→ 三段階のトリガーシステムを採用
✓ LVL-1 Endcap Muon Trigger - 3段階の最初に属する- トリガーの判断にはpTを用いる- 運動量はトロイド磁場による飛跡の 曲がりをCoincidence Windowと呼ばれる 参照表で評価することにより概算する
!"#!$%&'()%*+,+-,(./
low pT
high pT
5 10 15 m0
RPC 3
RPC 2
RPC 1
low pT
high pT
MDT
MDT
MDT
MDT
TGC 1
TGC 2
TGC 3
MDT
MDT
TGC EI
TGC FI
XX-LL01V04
Tile Calorimeter
!"#
B⊙
LEVEL 2TRIGGER
LVL1LEVEL 1TRIGGER
CALO MUON TRACKING
Pipelinememories
Derandomizers
EVENT FILTER
~ 200 Hz
Bunch crossingrate 40 MHz
< 75 (100) kHz
~ 2 kHz
Interaction rate~1 GHz
RoIs
Readout drivers (RODs)
Data recording
ROD ROD ROD
ROB ROB ROB
Read Out Links (ROLs)
Read Out Systems
(ROSs)
LVL2 & Event Builder
Networks
L1A
DFML2Ps
Data Flow Manager
SFIs Sub Farm Input
!"#"$%&
SFOs
LVL2 Processors
Mass Strage
Sub Farm Output
2.5 s
10ms
1sec
latency
RoIBRoI Builder
L2SVLVL2 Supervisor
M1 M2 & M3
Strip 1/2 3/4
Wire 2/3 3/4
要求されるヒット数
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6GeV10GeV15GeV20GeV40GeV
threshold
Strip : φ方向の位置を測定Wire : R方向の位置を測定
δR
δφ
μ
M1 M2 M3
δ
IP
∞pT
pivot plane
magnetic field
☉
beam axis
☉φ
R
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Trigger Efficiency (MC Samples)
✓ トリガーレートも問題なし( < 20[kHz] )
✓ 但し,これは “理想的な” 場合→ 今現在のTGCの状況でのefficiencyを見積もりたい
pT=6GeV, triggered as more than 6GeV
73.4%
pT=20GeV, triggered as more than 20GeV
94.5%15.6[kHz]@1033 9.42[kHz]@1034
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TGCの現状✓ TGCの検出効率→ layerあたり98%~99%(構造による約3%の不感領域を除く)
✓ Dead channels 1.3%はトリガーに使えない - HVがかからない:~0.61% - Noisy channelとしてマスク:~0.59%
- Single channelのミッシング:~0.07%
✓ Swapped cables TGC-M1-A10-φ2-T7はケーブルがスワップしている(後述)
これらのTrigger Efficiencyへの影響を調べた
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Detection Efficiency✓ TGCの検出効率によるトリガー効率への影響
- それぞれ 100%, 99%, 95%, 90% を表している- すべての領域でほぼ予想通りの結果が得られた
pT=6GeV, triggered as more than 6GeV pT=20GeV, triggered as more than 20GeV
60%
|η|
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Dead Channels✓ 1 layer全てのchannelを無効にしてその影響を調べた
- TGCの検出効率は99%とした
M1-Layer2を無効 → 2-out-of-2を要求 M3-Layer1を無効 → 3-out-of-3を要求pT=20GeV, triggered as more than 20GeV
60%M1 M2 M3
|η|
90.8% → 77.8% 90.8% → 72.4%
✓ 現在M1-A10-φ2-T7(triplet)のlayer:012 → 201
✓ Simulationでは両sideのすべてのT7でスワップさせた- 効果は48×2=96倍になる
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Swapped Cables
実際(A-sideだけ) Simulation(A,C両方)
Y
X
: swapの場所0 1 2
μ
2 0 1μ
Swap
20GeV → 20GeV6GeV → 6GeV
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M1 T7の範囲
✓ Layerがスワップする→ M1のヒット位置がbeam軸側にshiftする- 遠ざかる方向に曲がるmuon → low pT側
- 近づく方向に曲がるmuon → high pT側
✓ 20GeVで顕著なのは20GeVのwindowがR方向に狭いから
Beam軸側
20GeV = Yellow
dR
dφ
|η|
スワップなしスワップあり
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Conclusion✓ 現在の運転状況に則したトリガー効率を見積もった■ TGCの検出効率について(pT=20GeV → pT threshold 20GeV以上)
■ さらにDead channelsを加えると
■ Swapped cablesについて(低下する割合)pT threshold 6GeV 20GeV
swapしている場所 ~ 2.8% ~ 10%全体 ~ 0.004% ~ 0.01%
検出効率 100% 99%
トリガー効率 94.5% 90.8%
条件 なし あり
トリガー効率 90.8% 90.3%
In Future...
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✓ 現在はより甘い条件でデータをとっている- M2&M3の条件(3-out-of-4)しか課していない
✓ 実験データを用いてefficiencyを確かめる予定
Only M2&M3
6GeV threshold
M1 M2 M3
μ
pT
{(0.95)4 + 4C3(0.95)3(0.05)}2 ~ 97.2%
{(0.95)3 + 3C2(0.95)2(0.05)} × {(0.95)2 + 2C1(0.95)(0.05)} ~ 99.0%
M2&M3(SLB) : (3-out-of-4)2
M1(HPT) : (2-out-of-3) && (1-out-of-2)
Total : 96.3%
✓ 概算してみると(Efficiency : 95%の場合)
✓ 実際のefficiencyと比較すると(pT=20GeVの場合)検出効率 100% 99%99% 95%95%
結果 結果 概算値 結果 概算値
Pass SLB Coincidence 98.3% 97.6% 98.2% 93.8% 95.5%
Pass HPT Coincidence 97.0% 96.1% 96.8% 90.8% 93.4%
Pass Coincidence Window 91.9% 90.8% 85.0%
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✓ 残る全てのTGCで検出されなけれないけない- M1-layer2:HPT Coincidence
- M3-layer1:SLB Coincidence
は概算値と結果のズレが大きい→ 1層でもTGCのinefficiencyな部分を 通るとcoincidenceをpassできないため
条件 100% M1-Layer2を殺した場合M1-Layer2を殺した場合 M3-Layer1を殺した場合M3-Layer1を殺した場合
結果 結果 概算値 結果 概算値
Pass SLB Coincidence 98.3% 97.6% 98.2% 85.3% 92.5%
Pass HPT Coincidence 97.0% 87.7% 92.1% 84.2% 91.3%
Pass Coincidence Window 91.9% 77.8% 72.4%
M1 M2 M3
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