ATLAS実験シリコン検出器の 飛跡再構成の精度解析

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1 ATLAS実験シリコン検出器の 飛跡再構成の精度解析
目黒立真 原和彦,丸山和純 (筑波大 数理) 海野義信,高力孝,近藤敬比古,寺田 進,池上陽一　(高エ研) 花垣和則 (大阪大),中野逸夫,田中礼三郎 (岡山大),高嶋隆一 (京都教育大) 大杉節 (広島大)　,他アトラス SCTグループ 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

2 LHC加速器・ATLAS検出器 約 8.5km ATLAS検出器 LHC（Large Hadron Collider） MONT BLANC
ALICE MONT BLANC Lac Léman Geneva Air Port LHCb CMS ATLAS 約 8.5km 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

3 SCT(SemiConductor Tracker) Barrel 検出器
4Layers (R:30～52cm) length:1492 mm η ： ±1.4 SCTバレル部モジュール ストリップ間隔：80μｍ 表裏　stereo angle :40mrad 表裏2枚ずつのセンサー (4sensors/1module) バイナリ（on-off）読み出し ⇒垂直飛跡に対する位置分解能: 　　ストリップを　横切る方向　16mm 　　　 　沿った方向　580mm 16μm stereo 40mrad 60mm 580μm 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

4 研究の目的 モンテカルロにより評価する 必要であれば補正アルゴリズムの確立を目的とする
SCT のセンサー面に”ゆがみ”があることが報告されている。 　　 　（センサー面に垂直な方向に最大約２００μmの変位）(※) 　 →位置分解能の悪化が懸念される データベースから個々のモジュールの形状を計算することが可能 　 →解析で補正することが可能 　⇒位置分解能への影響の大きさの確認、 　　必要であれば補正アルゴリズムの確立を目的とする モンテカルロにより評価する ※“The Barrel Modules of the ATLAS SemiConductor Tracker” Published in: Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., A 568 (2006) 2008/3/26

5 モジュール形状の測定結果 CommonProfileからのずれ(surfaceの25点で測定)
Module Shape 　= CommonProfile + CommonProfileからのずれ + Midplane±Thickness/2 CommonProfile Midplane 600μm 80μm Z 60mm 120mm Y X 600μm CommonProfileからのずれ(surfaceの25点で測定) Ｍｉｄｐｌａｎｅの平面式(左：Z=aX+bY+c 右：Z=a’X+b’Y+c’) thickness 　　　のデータがあり、ModuleShapeが再現される 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

6 Geometryの構築 θ DC3 Geometry HepVis Event Viewer
Hybid HepVis Event Viewer Sensor Pigtail BaseBoard θ CommonProfile（お椀形）を省略し単純なモデルを構築 Midplaneの角度θを変えて(0 , 3.3 , 5 , 8.8 mrad)評価を行った 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

7 SCT Residual分布 (Flat Sensor)
(residual=TrackHitPosition-MeasuredHitPosition) TrackPt Ｃｕｔ Barrel Module のResidual分布（>10GeV） 10GeV 45GeV Ｆｌａｔなセンサーでは ほぼ設計（ＴＤＲ）通りの値が確認された width ～　23.65um ⇒MultipleScatteringの影響なし sigma= 23.65μm 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

8 Residualのセンサー角度依存性 センサーの曲げた角度の増大 ↓ Residual分布のsigmaの増大
Residual vs bent angle (Pt > 10GeV ) Residual　分布の幅　(μm) センサーの曲げた角度の増大 ↓ Residual分布のsigmaの増大 曲げた角度 θ (mrad) 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

9 Reconstructed Ｐｔへの影響 σ(1/ΔPt) (TeV-1) Pt [GeV]
1/ΔPt (= 1/Ptmeas – 1/Ptture) Pt dependence 10~15GeV σ(1/ΔPt) (TeV-1) 15~20GeV 5~10GeV のTrack 20~GeV Pt [GeV] センサーの角度による違いは見えない? ⇒Event数を増やす必要がある 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

10 Reconstructed D0のPt依存性
σ（d0） [mm] 5~10GeV 10~15GeV 15~20GeV 20~GeV Pt [GeV] 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

11 まとめと今後 SCT SensorのゆがみがＴｒａｃｋｉｎｇに与える影響をモンテカルロにより確認した
preliminaryな結果では、SCTのResidual分布には影響がみられるものの、Pt、d0には曲がっている効果は見えない 今後、geometryプログラム・評価プログラムの精度をあげるとともに、Event数を増やして再評価を試みる 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

12 backup 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

13 Tracking Parameters比較
D0　　　　　　　　　 　　Z0 Phi　　　　　　　　　　 　Theta QoverP Tracking Parameters R-Φ平面で見ると…. Green：flat sensor Yellow：bent sensor (3.3mrad) 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

14 今回のＧｅｏｍｅｔｙで見られる影響 Beamに垂直な方向から R-Φ方向から 以下の要素に大きく依存する
本来の位置 影響大 影響なし 影響大 Ｂｅａｍ軸 高 低 低 Ｂｅａｍ軸 以下の要素に大きく依存する ＭｏｄｕｌｅのＬｏｃａｌＰｏｓｉｔｉｏｎ 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

15 Geometry moduleに対する要求値
Tolerance CommonProfile →モジュールの平均的な形状　 　　　　　　　　　　　　　　　　Maximum deviation from CommonProfile < 70μm Midplane→Lower、Upperセンサー面の平均値をZ=aX+bY+ｃでFit Thickness→Lower、Upperセンサー面間の距離　 1.15 ± 0.1 mm 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

16 同一Event毎の比較 Generation(Pythia)は同じものを使っているため、同じTrackが作られる。
（赤：SimulatedTracks） ＥｖｅｎｔＤｉｓｐｌａｙ 約3.3mrad センサーを折り曲げた時　　　　　　約5.1mradセンサーを折り曲げた時 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

17 Geometryの確認 Visualization Toolを用いたモジュールの絵 （８deg傾けた時のモジュール）
Digitizationに渡されたEnergyDepositの分布 ｙ（mm） ｘ（mm） 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

18 同一TrackによるHitPointの比較
HitPoint(flat) vs HitPoint(bent) HitPoint(flat)からのずれ [mm] [mm] HitPoint(flat) – HitPoint(bent) [mm] ＨｉｔＰｏｉｎｔからは形状の変化が見られない。 　→もっと多くのEventを生成する必要がある HitPoint(flat) [mm] 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

19 LocalPosition によるResidual の違い
2 4 LocalPosition によるResidual の違い Part Ｂｅａｍ軸 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

20 Hit Point によるResidual分布の違い(width)
Ｂｅａｍ軸 width センサーの傾きの増大 ⇒Residual widthの悪化 期待される分布 ： 下に凸 ⇒影響は見えない。　 X　(mm) 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

21 Ptによる σ（Δ(1/Pt)） の違い 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

22 Reconstructed D0のEta依存性
σ（d0） [mm] |η| 2008/3/26 2008 春季物理学会　　　筑波大学　目黒立真

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