所属：農工大、佐賀大 A 、 DESYB、近大 C、広大 VBLD 、 KEKE、筑波大 F 、　　　　工学院大 G 、 MPIH 、 MindanaoSUI

氏名：中村圭一、荒木智之 A、池松克昌 B、加藤幸弘 C、黒岩洋敏 D、小林誠 E 、　　　　　杉山晃 A、仁藤修、土生昌宏、藤井恵介 E、松田武 E、山岡広 E 、　　　　　　山口敦史 F 、渡部隆史 G 、 Ron. SettlesH 、 M. HamannB 、　　　　　　　　 H. Gooc JrI 、 R. ReservaI 、他 ILC-CDC グループ

登壇者　中村圭一

日本物理学会　　 2005 年秋季大会

TPC 位置分解能の磁場依存性

電子の拡散は　　　磁場強度とドリフト距離に強く依存する

TPC 中の電離電子は　　　磁場に絡みつきながらドリフトする

位置分解能の　　　　　磁場依存性の測定

LC 飛跡検出器に対する要求性能運動量分解能 σpT/pT (1×10≦ -4) ・ pT ［ GeV ］

測定器の性能　

　→ 位置分解能 (σX) 150μm≦ 　

TPC を採用

B=0T

B=4T

カロリーメーターと 飛跡の一対一対応

測定器の性能　 → 位置分解能 (σZ) 1mm≦

Introduction

B = 3 ～ 4 (T) : 磁場n = 200 ～ 250 : 測定点の数L = 155 (cm) : 飛跡の長さ

GEM, Micromegas → following talks in detail

Prototype TPC Prototype TPC を用いた性能評価を用いた性能評価

TPC の Sensor として MWPC, GEM, 　　　　　 Micromegas, が候補として挙げられる

　　　　　　　　本講演MWPC−TPC の磁場依存性の測定

同じ field cage, electronics, 解析

それぞれの性能比較を行うために

Motivation

　 padpad （（ x , yx , y 方向）方向）　　　 ＋　　　 ＋ 検出信号の時間情報（検出信号の時間情報（ zz 方向） 　方向） 　

＝＝

33 次元の飛跡を構成次元の飛跡を構成

xz

y

磁場と電場が平行にかかっているため、　実際はガス分子との衝突によって散乱を　うけるが、磁場にまきつく効果により 拡散が抑えられる

E

B

MWPC Readout TPCMWPC Readout TPC

宇宙線テスト (B=1T, 4T) at DESYビームテスト (B=1T) at KEK

TPC における位置分解能の　　　　　　　　　磁場依存性をみる

各条件で測定、比較

super conducting magnet BMAX=5T at DESY

super conducting magnet(JACEE) BMAX=1.2T at KEK

B Dependence Measurement

Readout Pad>>Readout Pad>>

TPCTPC

Field Cage>>Field Cage>>

Pad Plane: 10cm x 10cm Pad Size: 2mm x 6 mm, 0.3mm Gap

26 cm

Prototype TPCPrototype TPC

DESY Cosmic Data – 192 readout channels (6 pad rows) – Magnetic field: 1tesla, 4tesla

Gas: TDR (93% Ar, 5% CH4, 2% CO2) HV:Wire=1250 V Cathode=-6000 V → Velocity=4.5cm/μsecAnalysis: DoubleFit (developed at DESY)

KEK Beam Data – 224 readout channels (7 pad rows) – Magnetic field: 1 tesla

Conditions

Xpadi

Xtrack

Xtrack

-Xpadi

(mm)

Qi/Qtotal

1

0

パッド上に誘起される電荷分布と トラックの入射位置との関係をドリフト距離、 入射角度、磁場の関数として明らかにし、 拡散定数 CD を算出する。

track

wire

pad

飛跡の位置は各々の pad からの電荷量で計算

横軸を　 Xtrack-Xpadi

縦軸を　 Qi/Qtotal

としてプロット

Analysis of Pad Response

Z=0cm

Z=26cm

Pad Response (1tesla, Cosmic)

Z=0cm

Z=26cm

Pad Response (4tesla, Cosmic)

Cosmic

Width of Pad Response

Cosmic

X Resolution

<< 1tesla

4tesla >>

φ

wire

track

Pad

φDistribution (Cosmic)

: KEK Beam : DESY Cosmic

(deg.)

φdependense(1tesla)

PR

wid

th

<< 1tesla

4tesla >>(deg.)

φdependense(Cosmic)P

R w

idth

PR

wid

th

BEwire

φ

wire

track

Pad

B=0

E×B Effect wire 近傍で、電場と磁場が クロスし、 wire 方向に電荷が 分散してしまう効果

Angular Effects 初期電子の出来方とガス　増幅の振らつきによって、　重心が左右されてしまう　効果

E×B Effect + Angular Wire/Pad Effects

wire

track

Pad

φ=0

B=0

本測定では、 Pad １枚 ← wire ３本からの電荷が誘起

wire

track

Pad

φ=0

B

σZ< 1mm

Z Resolution Cosmic

Z Resolution

E×B effect により、磁場が高いほど　　　　　　　　 wire 近傍で電荷が分散

Pad １枚 ← wire ３本からの電荷が誘起

Z=0 近傍で、 4tesla の方が位置分解能が悪くなった

σPR(0) (μm) σX(0)(μm)

1tesla 1308 ±5.06 148±9.45

4tesla 1500 ±4.50 257±6.81

ZCDPRPR 20

2

x ~ 0

2 D2CeNZ

Summary

CD{μm/sprt(cm)} CD/sqrt{Neff}

1tesla 245 ± 1.91 44.4±2.25

4tesla 116 ± 5.02 8.2±11.9

CD は、 1tesla に比べ、　　　　　　　　 4tesla の方が良くなっている

磁場によって拡散が　　　抑えられる事が確認できた

Summary

ドリフト距離が長くなる場合に有効である

ψ:Lorentz Angle

φ

wire

track

Pad

B

1Pad ← 3Wire

<< KEK Beam

DESY Cosmic >>

φdependense(1tesla)

(deg.)

Phi (deg.)

PR

wid

th

PR

wid

th