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SPring-8 レレレレレレレ レレレレレレレレ レレレレレレレレレレレレ レレレレレレレレレ レレ レ LEPS collaboration レレレレレレ レレレレ 2000.4.1 レレレレレレレ 1. レ レ レレレレレレレ レレレレレレレレ 3. レレレレレレレレ 4. レレレレレレレレレレレレレレレレ 5. レレレ 6.

SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

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日本物理学会 近畿大学 2000.4.1. SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価. 核物理研究センター 三部 勉 LEPS collaboration. 1.レーザー電子光 2.タギング検出器 3.実験セットアップ 4.エネルギー分解能 5.検出効率とバックグラウンドレート 6.まとめ. Laser Electron Photon. Electron 8GeV. Laser 3.5eV. Backward Compton scattering. Scattered photon - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

SPring-8 レーザー電子光ビームラインでの

タギング検出器の性能評価

核物理研究センター三部 勉

LEPS collaboration

日本物理学会 近畿大学 2000.4.1

1.レーザー電子光2.タギング検出器3.実験セットアップ4.エネルギー分解能5.検出効率とバックグラウンドレート6.まとめ

Page 2: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Laser 3.5eV

Scattered photon(Laser Electron Photon) Energy Max 2.4GeV

Intensity 1×107 /sec Linear/Circular polarization

Backward Compton scattering

Electron 8GeV

Laser Electron Photon

Page 3: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Position of Scattered electron ( SSDch )

Pho

ton

Ene

rgy

(G

eV)

Photon energy

E = Ee - Ee’

Initial electron energy

Scattered electronenergy

Analyzed by Bending Magnet

Photon Tagging

Measured by PWO calorimeter

Page 4: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Tagging counter (top view)

Silicon Strip Detector ×2(Analog readout,100m pitch 640 ch)

1cm8GeV electron beam

Scattered electron

Plastic scintillator ×20(3mm(T),7.4mm(W),10 mm(H))

Energy Counter Timing Counter

Accelerator chamber wall

Page 5: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

LEPS spectrometer

• Analyzing magnet (0.7T)• Vertex Detector (SSD)• Charged particle tracking

– MWDC (3 chambers)

• Particle Identification– TOF wall (40 slats)

Page 6: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Experimental Setup (Top view)

TOF

Dipole Magnet (0.7 T)

MWDC

Bremsstrahlung Photon

Target( Al 2 mm width, 1 mm

thick )+

Scintillation fiber( 1mm 2)

E

Tagging Counter

Spectrometer ( e+e- )

e-

e+

Energy ResolutionTagging efficiencyBackground rate

Plastic Scintillator

Page 7: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

e+e- Momentum Reconstruction

E(T

aggi

ng)

GeV•e+e- production point

→ localized in wire target x , z ~ 0.3mm

•One to one correspondence pe xe

Monte CarloSimulation

pe ~ 8 MeV/mm @1GeV

E ( e+e- ) GeVPe : e+/e- momentumxe : e+/e- x-position after magnet

Page 8: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Energy Resolution

2 = Meas2 ー e+e-

2

Energy resolution of Tagging

Resolution of momentum reconstruction

Width of Experimental Data Monte Carlo

50‐50( MeV

)0

E(Tagging) - E(e+e-)

Cou

nts

1.60<E<1.88 GeV Meas=23MeV

Ave.15.3 MeV

(

MeV

)

E (GeV)Systematic error

Page 9: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Electron Track in Tagging counter

ScatteredElectron

SSD

PlasticScintillator

PlasticScintillator

Event Selection / Analysis 1. Pick up two clusters in up and down stream SSD.

2. Angle of track |e - e| < 4 3. Number of corresponding hit in the scintillator array (n)

e

→ Hit pattern ‘quality’ = 0 SSD+ Scintillator(n = 0) =1 SSD+ Scintillator(n = 1) =2 SSD+ Scintillator(n = 2)

Page 10: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Tagging Efficiency and Background rate

Background rateHit pattern(quality)

SSD+ Scintillator(n = 2)

SSD+ Scintillator(n 1)≧

SSD+ Scintillator(n 0)≧

86.5± 0.6%

Efficiency

90.6± 0.5%

91.0± 0.5%

2.3 ± 0.1%

2.6 ± 0.1%

2.8 ± 0.1%

Efficiency = Number of tagger hit(≧1 track) ÷ Number of e+e- pair in Tagging acceptance

Background rate = Number of tagger hit(≧2 tracks) ÷ Number of tagger hit(≧1 track)

Definitions

Condition : Bremsstrahlung photon @ maximum electron current

Page 11: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Summary

Performance of Tagging system

1. Experimental method•e+e- momentum reconstruction using wire target.

2. Energy resolution• Photon Tagging Resolution 15 MeV

3. Efficiency and background rate (Bremsstrahlung photon)•Efficiency 90% [SSD+ Scintillator (n 1)≧ ]

•Background rate 3 %.

4. Further study is on going with Laser Electron Photon ...

Page 12: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Photon Energy Spectrum

1st beam observation (1999.July)

Photon energy (GeV)1 2 3

Cou

nts

Page 13: SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価

Tagging counter

PMT

SSD

Beam

PlasticScintillator