磁場マップstudy 1

シミュレーション方法 粒子の生成 シミュレーション条件 解析 1.5 GeV/c beam through : ペンシルビーム 1.4 GeV/c up to 20°: 一様生成 シミュレーション条件 物質との相互作用なし (All materials are vacuum) DC resolution ~400 mm 解析 シミュレーション : 計算マップ (最新の395Aマップ) 計算マップでシミュレーションし、測定マップや条件の異なる計算マップでtrackingして結果を比較

Calculated map SKS磁石のコイル形状を入れて計算 395A磁場の中心コイルが無いもの SksQM3S395ANoIC.dat (QM3) SKS磁石のコイル形状を入れて計算 395A磁場の中心コイルが無いもの SksQM4S395ANoIC.dat (QM4) 上記のマップをメッシュを細かくして計算したもの SksQM5S395ANoIC.dat (QM5) 395AでB-HカーブがTOSHIBA社提供のもの SksQM4S395AFull.dat (QM4F) 395AでSKS磁石のコイル形状を入れて計算 コイルが全て揃っているとして計算したもの sksmap395a.dat (測定) 395Aの測定map スケールして使用 マップの値がない部分は除外してシミュレーションする(下部は不十分だが粒子は通ってない) QM4でsimulation⇒QM3、測定、QM4F、QM5で解析 測定mapのスケールはbeam throughがほぼ同じになる ようにした(0.924倍で使用) この比較用にQM4Fでスケールして解析

Beam through : QM4→QM3 直線beamだと磁場の大きさの違いが運動量の絶対値とpath lengthに影響 運動量の変化 : 0.57% 分解能やc2はほとんど変化しない

Beam through : QM4→QM5 QM5を使うと20.4 MeV/cほど運動量がずれる(1.36 %のずれ、図では補正してある)

Beam through : QM4→測定 運動量の絶対値が一致するようにマップをスケール U0, V0がsystematicにずれる QM4→QM4 QM4→測定 QM4→QM4 QM4→測定 運動量の絶対値が一致するようにマップをスケール U0, V0がsystematicにずれる →ペンシルビームなので通る部分の局所的なマップの不一致で大きなずれが生じると考えられる

Beam through : QM4→QM4F 運動量の絶対値が一致するようにマップをスケール U0がsystematicにずれる →コイル形状が違うのでスケールだけでは強度分布が厳密に同じにならない

1.4 GeV/c, up to 20 degree : 4→3 運動量の絶対値と散乱角度と運動量の相関に違いがある QM4→QM4 QM4→QM3 QM4→QM4 QM4→QM3 運動量の絶対値と散乱角度と運動量の相関に違いがある 運動量とU0の相関が斜めになり、U0>0.3から変な相関がある 運動量とV0の相関が二次関数的になっている 運動量の変化 : 0.5%、分解能(FWHM) : 2.0 MeV/c⇒2.1 MeV/c (U0<0.2としてP:U0相関の歪んだ部分を除外) c2はほとんど変化しない

1.4 GeV/c, up to 20 degree : 3→4, U,V QM4→QM4 QM4→QM3 2 1 運動量とU0の相関が斜めになり、U0>0.3から変な相関がある 運動量とV0の相関が二次関数的になっている 相関全体の傾き : Fringing fieldの形の違いに寄ると思われる 波打っている相関 : QM4のメッシュが細かいので、粗いQM3でtrackingするとコイル端での微妙な違いが見えるのではないか(SKS磁石の内側を通るtrack)

1.4 GeV/c, up to 20 degree : 4→5 運動量の絶対値と散乱角度と運動量の相関が若干歪む QM4→QM4 QM4→QM5 QM4→QM4 QM4→QM5 運動量の絶対値と散乱角度と運動量の相関が若干歪む 運動量とU0の相関ではU0>0以上で曲がり始める 運動量とV0の相関は二次関数的な歪み 分解能(FWHM) : 2.0 MeV/c⇒2.3 MeV/c (相関の補正なし) c2はほとんど変化しない

1.4 GeV/c, up to 20 degree : 3→5, U,V 運動量とU0の相関ではU0>0以上で曲がり始める QM4→QM4 QM4→QM5 運動量とU0の相関ではU0>0以上で曲がり始める 運動量とV0の相関は二次関数的な歪み 運動量がsystematicにずれるが相関の形の歪みはそれほど大きくはない

1.4 GeV/c, up to 20 degree : 4→測 全体的に違いが見える QM4→QM4 QM4→測定 QM4→QM4 QM4→測定 全体的に違いが見える 運動量とU0の相関では、U0>0.1から大幅に違う 運動量とV0の相関では、値が大きい(SKS磁石の間口gap表面に近い)部分が大きく歪む これらU0、V0のずれが運動量分布のすそになっている 運動量の変化 : 0.2%、分解能(FWHM) : 2.0 MeV/c⇒2.3 MeV/c (U0<0、-0.05<V0<0.05の相関の歪んでいない部分のみ採用してfitting) c2~1.6に悪化

1.4 GeV/c, up to 20 degree : 4→測,U,V QM4→QM4 QM4→測定 1 2_2 2_1 運動量とU0の相関では、U0>0.1から大幅に違う 運動量とV0の相関では、値が大きい(SKS磁石の間口gap表面に近い)部分が大きく歪む P:U0の歪みはSKS磁石の内側を通る散乱粒子に対してのずれ⇒下部分のマップが違うのか?計算磁場でのケースと同様にコイルの近くでマップの不一致があるのか P:V0の歪みはU0と相関があるもの(2_1、P<1.4 GeV/c)と間口の端(コイル付近)の領域にわたっているものがある(2_2, P>1.4 GeV/cの歪み)

1.4 GeV/c, up to 20 degree : 4→4F 全体的に違いが見える QM4→QM4 QM4→QM4F QM4→QM4 QM4→QM4F 全体的に違いが見える 運動量とU0の相関が波打っている 運動量とV0の相関は太く、やや傾斜している 　コイルの形状の違いか？→測定マップ解析では見えない相関もある c2~1.1に悪化

1.4 GeV/c, up to 20 degree : 4→4F,U,V QM4→QM4 QM4→測定 1 2 運動量とU0の相関が波打っている 運動量とV0の相関が太くなっている 全体的に歪んでいるのでコイル形状の違いの影響が出ていると考えられる １と同様にコイル形状の影響で太くなっている

磁場マップと粒子の軌跡 測定マップの欠けた部分を粒子が通っているが、 今回のシミュレーションでは通過はほとんどなく QM4 測定マップの欠けた部分を粒子が通っているが、 今回のシミュレーションでは通過はほとんどなく 大きな影響はないと思われる

コメント from Takahashi-san

Comments QM4→QM3は微妙な違いがある QM4→QM5は運動量の大きさが変わるが、相関はあまり歪まない 相関全体の歪みや局所的な値の違い QM4→QM5は運動量の大きさが変わるが、相関はあまり歪まない QM4→測定マップ(scaled)ではマップの違いの影響が大きい P vs U0のU0>0.1、P vs V0のV0>|0.06| QM4→QM4Fはコイル形状の違いが見えている？ 測定マップ解析では見えない相関がある 良い相関の部分だけを選ぶと、運動量分解能の悪化は小さい QM4→測定マップ(scaled)でU0、V0の真っ直ぐな部分を選ぶ : 2.0MeV/c→2.3 MeV/c 相関を見ての補正等である程度分解能は得られるか？