石野 雅也 （東大 ICEPP ） on behalf of ATLAS-Muon group

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1 石野 雅也 （東大 ICEPP ） on behalf of ATLAS-Muon group
ATLAS-m System の準備状況 m Systemの特徴 と サブシステム概要 TGCの建設・立ち上げの軌跡 Commissioning 状況 石野 雅也 （東大 ICEPP ） on behalf of ATLAS-Muon group

2 ATLAS-m system の特徴 と そのご利益
Barrel Toroid Magnet Tracking目的の検出器 MDT & CSC ( |h| < 2.7 ) Trigger 目的の検出器 TGC & RPC ( |h| < 2.4 ) 独立に（２重に）目的に特化した形で設置 ECT Magnet scale, magnet , 前後に位置する３層 , 空芯トロイド磁石.. Muon system独立で 運動量が求められる DPT/PT < 10-4 / GeV ( few % ~ 100 GeV ) LVL1-MUON Trigger 運動量選択的トリガーが可能

3 Muon 運動量の精密測定…. MDT (Monitored Drift-Tube) CSC (Cathode Strip Chamber)
TDR 7.2.2 Barrel ( |h| < 1.3 ) + Endcap ( |h| < 2.7 ) 主にDrift Tube で覆っている 各チューブで 80mm 位置精度 sagitta 測定

4 期待される m 運動量測定精度 resolution overall に 45mmのsagitta測定精度
per tube ~ 80mm per Multi Layer (3層) ~ 50mm per station ( 2 x Multi Layer) ~ 35mm チェンバー相対位置精度 ~ 30mm overall に 45mmのsagitta測定精度 c.f. . 1TeV ; sagitta 500mm ;  10% DPT/PT ~ 45mm * PT [TeV] / 500mm PT= 300 GeV PT< 300 GeV までは Multiple Scat. / Energy Loss Fluctuation の効果が dominant ( “普通の” 物理をやるための performance は 簡単に出るか … な )

5 LVL1 Muon-Trigger は いかに 賢いか !!
TGC (Thin Gap Chamber) RPC (Resistive Plate Chamber) high-Pt Muon を含む ビーム衝突バンチの同定 LHC Bunch space = 25nsec (+ その情報を全検出器に配る時間まで含めて) 2.5msec Multi-layer 間コインシデンス timing !!!! (鈴木トーク 24aZJ) その Layer間ヒットパターン PTをHardwareで評価 ex) 6, 8, 10, 15, 20, 40 GeV ラベルを付けてCentral Trigger Systemに投げる 柔軟な トリガーメニュー Endcap Toroidal Magnet TDR 7.2.2 Barrel ( |h| < 1.05 ) … RPC ; = 6 layers Endcap ( |h| < 2.4 ) …TGC ; = 7 layers (6GeV 1本 かつ 10GeV 1本 , 6GeV 2本 , … Luminosity に応じて変更, LVL1 )

6 Performance ; LVL1 Muon Trigger efficiency
6段階のトリガー境界をもつ Look Up Table efficiencyの立ち上がりに 「相応の差」 (PT selectionに成功) efficiencyの場所依存性も小さい Endcap部は 磁場の一様性が低いため Look Up Table の作成は non-trivial high-Pt trigger eff. MU 10 MU20 MU40 efficiency 24aZJ 堀 efficiency (Endcap) h of muons

7 MDT , RPC , TGC クイックツアー

8 Barrel Muon Spectrometer ; |h| < 1
MDT tracking 640 tracking stations, 340k ch. RPC trigger 686 chambers , 360k ch. Barrel Toroid Magnet ; 8 coils inner diameter 9.4m outer diameter 20.1m Length 25.3m bending power 2 to 6 Tm 16-sectors

9 MDT ; Monitored Drift-Tube
相対位置の変化(30mm) 自分自身の形の変化 をモニター (~15分１サイクル) トラックリコンストラクションに反映！ (アルミの温度膨張系数 ; 2 x 10-5) “M”DT たる所以 MDT ; Monitored Drift-Tube 構造 ; Aluminum 3cmf (400 mm 厚壁) wire ; 50 mm W-Re Operation Ar/CO2 (93 : 3 atm Gain ; 2 x ; HV=3080V Max. drift time ; 700 nsec , Dp = 80mm per tube

10 RPC ; Resistive Plate Chamber
2 gas gap combined as Doublet 構造 2mm resistive plate (phenolic –melaminic plastic laminate) 2mm gas gap Gas mixture C2H2F4/iso-C4H10/SF6 : 94.7/5/0.3 ( High voltage : ~ 9600 V 大気圧、湿度に応じて自動的に変更 < 1% streamer , 主に avalanche mode ) Time jitter : ~ 15 nsec (signal propagation が dominant) Space resolution : 1 cm 2次元 strip 読み出し ; h & f MDT/RPC 共通のメカニカル サポートに設置されている

11 TGC ; Thin Gap Chamber 構造 Operation Time jitter : ~ 20~25 nsec
graphite Cathodeの MWPC ２次元読み出し ; h & f anode-cathode gap ; 1.4mm thin !! wire間隔 ; 1.8mm (6~31本をまとめて 1ch. [= 1 ~ 5.5cm] 320k ch.) Tungsten wire 直径 50mm , 350g tension 2 or 3 の Gas Volume をはりあわせて doublet / triplet 構造にしてハンドリング Operation Gas ; CO2 / n-Pentane (55:45) HV ; 2900V , Gain ; 3 x 105 Time jitter : ~ 20~25 nsec (粒子の入射角度依存性大)

12 !! TGC Big Wheels ６枚完成 !! Sep. 2007

13 @ KEK 4年 田中秀治 隊長 TGC 1,000枚

14 @ 神戸大学 大学院生、スタッフ総出1,000枚テスト モックアップを使ってのサービス　　　　インストールデザインの検討 チェンバーインストールツールの検討 Nov. 2003 @ CERN Dec. 2002 @ CERN

15 June 2005　; 1個目のセクター　

16 Sep. 2007　; 72個目のセクター　

17  TGCセクター完成の歴史

18 TGC の地上コミッショニング Dead ch. rate 10-4 out of 320k ch.
ICEPP, 神戸 KEK , 名古屋の 大学院生+老兵 Data Readout segment Dead ch. rate 10-4 out of 320k ch. PS-pack（SLB, PP） SSW ASD ROD テストパルスを Amp に突っ込んでデータ読み出しパスのチェック HV ON  ２層コインシデンス (セルフトリガー)で宇宙線データ取得 trigger path 動作, チェンバーノイズ , hit-profile , ケーブル接続の修正 , …

19 !! TGC Big Wheels ６枚完成 !! 高エネルギーニュース 2008年３月配布号 Sep. 2007

20 (ATLAS) Muon Combined Commissioning キャンペーン in Feb. 2008
宇宙線 MDT …75% 同時運転 残りの25%は電源納品待ち RPC … 40% 稼働済み ただし、2セクター ( out of 16) のみ同時運転可能 ガス供給の問題、現在、使い捨てモード  re-circulation mode 電源納品待ちの部分 , ケーブリングの部分 もある TGC … 25% 同時運転 電源納品待ち（だった） ピット内ガス管接続に時間が（かかった）  急速に coverage を増やしていく

21 TGCでトリガーしたイベント

22 RPCでトリガーしたイベント

23 Daniel Levin- University of Michigan
MDT-EndCap 基本プロット eml 05 ems 06 ems 04 eml 07 eml 03 Big Wheel C section 3 Hit-Map Layer 3 Layer 2 Layer1 Layer 1 ems 08 ems 02 ML 2 eml 09 eml 01 ML 1 ems 10 ems 16 eml 11 eml 15 Dead tubes Dead tubes Listed in DB 12/18/2007 ems 12 Daniel Levin- University of Michigan ems 14 23 eml 13

24 Drift Tube r [mm] v.s. residual
MDT (-EC) 基本プロット (2) TDC 9 10 11 12 13 14 15 16 Side A (682.5 ± 0.4 ns) Side C (684.1± 0.6 ns) T_Drift Max nsec ( 1.5cm ) residual [mm] Drift Tube r [mm] v.s. residual Gas valve 閉

25 MDT (-EC) 基本プロット (3) Singe R-T トリガーチェンバー TGC に覆われている３セクターすべてについての
チェンバー毎に ほぐすと .. トリガーチェンバー TGC に覆われている３セクターすべてについての drift-R [cm] v.s. residual [cm] (R-T 共通) 温度、気圧の補正を入れず Singe R-T

26 MDT – TGC (trigger) MDT-RPC(Trigger)基本プロット (1)
MDT-Endcap Time Spectrum MDT_fit point – RPC_fit-point [mm] FWHM ~1cm Event # TGC or RPC でトリガーした MDT Drift時間分布 Good S/N ratio (TGC) timing jitter 小さい(TGC)　(Time of Flight ~ 一定 ) 背景 ; 過去に MDT が他の sub-system と同期がとれなくなる問題が存在 Event Counter Reset シグナルを受けた直後にLVL1_Go を受けるとコケルと判明 対処 ; Long bunch space 中にECRを打つ

27 MDT-RPC(Trigger) (2) best-fit T0 分布 [nsec] 確かに２段 RPC タイミング アラインメントが不十分
Tube 長さ 方向 [mm] by RPC 確かに２段

28 TGC の様子の詳細は ? (1) チェンバーはよく動いて宇宙線を とらえている Gas ; CO2 / HV ; 2800V
24aZJ 高橋 This is the hit profile of the first measurement of cosmic ray at the pit, this data was taken just last Thursday’s evening ! Which is very similar to the data taken at the Bldg 180’s cosmic test. In this graph we can see the slope which is caused the wire grouping, And the adjacent channel here and here and here. Of course, the High Voltage of T8 is off so there is no hit. So now we can confirm that chamber condition is good, the HV is correctly supplied and the Gas is correctly flow. チェンバーはよく動いて宇宙線を とらえている Gas ; CO2 / HV ; 2800V Trigger ; 2 out of 2 28

29 TGC の様子の詳細は ? (2) 論理的なコンシステンシーチェック タイミングのより詳細なスタディー
24aZJ 高橋 トリガー発生時のチェンバー２層のチャンネル差分 マルチプリシティー分布 ２から始まっている 設計通り 論理的なコンシステンシーチェック タイミングのより詳細なスタディー 稼働セクターの拡張 (Hardware , Software) を進める

30 その完成、パフォーマンスを引き出すために１ステップ
24aZJ 平山 サマリー メカ的には～完成 　　（あと10 working days分を残す程度） フル稼働に至るまでにはやり残している仕事は多い　が 検出器 , DAQ/TRIGGER 込みで　6月に間に合う算段はついた (if we meet no more surprise !!) 文字通り世紀の大実験 の中の大測定器 その完成、パフォーマンスを引き出すために１ステップ

31 END

32 おまけ ; source of Cosmic-Rays by RPC
m rate ~ 100 Hz/m2 RPC チェンバー単独でトラッキングして地上まで外挿 宇宙線は主に天井の穴から来ている 3 out of 4 コインシデンス y=0 Level sector 5A ~ 5 Hz/m2 sector 5C ~ 1 Hz/m2 RPC 2D-Standalone Tracking with Sector 5 m rate sector 13A ~ 5 Hz/m2

33 Summary and Outlook Mechanically most of the ATLAS-Muon-System is successfully installed into the pit and the system commissioning is going on intensively. Rest of the system, CSC / MDT-EO will be installed by end of this 2007 Part of the system is well commissioned, not only detector itself but also Trigger & DAQ system, Online/Offline monitoring point of view. Good Correlation Plots between sub-detectors Be ready for the first collision in 2008