ATLAS実験ホールにおける μ粒子検出器統合試運転

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1 ATLAS実験ホールにおける μ粒子検出器統合試運転
高橋 悠太 (名古屋大学大学院 理学研究科) 戸本誠, 杉本拓也, 奥村恭幸, 長谷川慧, 佐々木修A，安芳次A，池野正弘A，坂本宏B，川本辰男B，石野雅也B，久保田隆至B，平山翔B，金賀史彦B，結束晃平B，蔵重久弥C，松下崇C，門坂拓哉C，丹羽正C，中塚洋輝C，早川俊C，長谷川庸司D，福永力E，菅谷頼仁F，他ATLAS日本TGCグループ 名大理，KEKA，東大素セB，神戸大自然C，信州大理D，首都大理工E，阪大理F

2 f イントロダクション(1) Higgs > CERN-ATLAS > TGC TGC (Thin Gap Chamber)
Pt > 6GeV/c の m粒子発生事象を選択的にトリガー (40MHz  75kHz) 3 wheels (3+2+2=7 layers)で構成 MWPC 3408 枚 から構成 読出チャンネル : 320k 動作領域 : 6000m2 地下実装完了(～2007.9)動作検証期 ATLAS検出器への統合に成功 地下において4回の試運転を実施 動作検証を行った T=25ns √S = 14TeV f22m p p 44m R f ガス増幅率　106 限定的比例領域 タイムジッター< 25ns CO2 + n-pentane 25m TGC1 wheel L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 7層コインシデンスを用いて、曲率からmomentumのラベルを張ったとりがーが出せることを言うべき。 設定しなければいけないパラメータ数。実相を終え、地下で作業している！地上で全チャンネルの検査をした、2007.9月に終えた、ということをはっきり言う。 IP TGC2 TGC3 TGC1 μ Troidal magnet

3 イントロダクション(2) セットアップ A C Final setup TGC1 only A09 / A10 / A11
　セットアップ A Final setup TGC1 only C C09 / C10 / C11 A09 / A10 / A11 　データ取得環境 パラメータ 現在 本実験 HV 2.8kV 2.9kV 閾値電圧 100mV 要調整 使用ガス CO2 100% CO2+n-pentane (55:45) トリガー条件 　 TGC1 2/3 TGC1+TGC2+TGC3 L4&L7 2/2 本実験でのパラメータと併せて。Hardの状況から3sectorになりました。口で。！ L2 μ 2/3 coin TGC1 L1 L3 μ 2/2 coin TGC2 TGC3 L4 L5 L6 L7

4 動作検証項目 TGC の動作 これら項目について動作検証し、動作領域拡張を行うことが必要 “検出器” の動作 “トリガー回路系 の動作
① 欠損チャンネル 宇宙線ヒット分布を取得、検証 ② トリガー論理の動作検証 ヒット多重度 トリガーレイヤーにおけるヒットチャンネル差分 ③ 検出効率 CO2 100%, HV2.8kVで評価 過去の実験結果との整合性確認  中塚氏の発表 ヒットチャンネル差分というのがわからない。隣接4channel以内にあるか、という言い方はどうか？ この3つが必要最低限だということを言う。 これら項目について動作検証し、動作領域拡張を行うことが必要

5 ①欠損チャンネル 宇宙線ヒット分布から欠損チャンネルを把握 strip Wire T9 T8 T7 T6 T5 Strip T9 T8 T7
　宇宙線ヒット分布から欠損チャンネルを把握 イベント数 Wire T9 T8 T7 T6 T5 Wire ch Strip T9 T8 T7 T6 T5 イベント数 Strip ch T2 T5 T6 T7 T8 T9 strip Wire 　Hot chamber, hot channel  閾値電圧を調整、ノイズレベルを下げる。 Stripの構造。4 & 7のものを使え！ 地下でのデータ 取得環境を確立 宇宙線でデータ収集 欠損チャンネルの検証

6 0.07% ①欠損チャンネル 欠損チャンネルの検証 地上動作試験との整合性、in situでの最終的な欠損チャンネルの把握.
実装前 実装後 C09 0 / 3336 A10 1 / 3336 2 / 3336  1：既知、1：新 OK 0.07% # of event T5 T6 T7 T8 T9 実装前 チャンネル 　　　後 実装前 地上動作試験との整合性、in situでの最終的な欠損チャンネルの把握. Phiをいくつか協調。4枚とも張ったら。新しく見つかったが、減らせる！ 　　　後

7 ②トリガー論理の動作検証 ヒット多重度分布 ヒット多重度 = ヒット数 / 1 triggered event
A09 / A10 / A11 C09 / C10 / C11 ヒット多重度分布 ヒット多重度 = ヒット数 / 1 triggered event どちらもヒット数2から立ち上がるべき A C L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 TGC1 2/3 L4 & L7 2/2 2/2 coincidence セクター 2/3 coincidence セクター 2/2コインシデンスのがefficiency比になっていないのでは？形が違うのはなぜか？ ヒット数 ヒット数 どちらも、ヒット数 ≥ 2から立ち上がり  設計通りの動作

8 ②トリガー論理の動作検証 トリガーレイヤーのヒットチャンネル差分 トリガー論理が要請するトリガー発行条件
A C C09 / C10 / C11 A09 / A10 / A11 トリガーレイヤーのヒットチャンネル差分 トリガー論理が要請するトリガー発行条件 L1 L2 L3 1 2 3 … 300 1 2 3 … 300 L4 L5 L6 L7 1 2 3 … 430 Δch <= 1 Δch <= 4 IP TGC1 2/3 L4 & L7 2/2 TGC1トリガー 　Δch(L1-L3) L4 & L7トリガー Δch(L4-L7) Δch <= 1 幅を書いておく、チャンネル番号も。IPもうまく使って説明すべし。 OffsetはIPから張っているからだ。 Δch <= |4| どちらも、期待されるチャンネル差分を示す  設計通りの動作

9 ③検出効率 10% 程度 (CO2 100%, HV2.8kV, Vth = 100mV) 検出効率の評価
A C C09 / C10 / C11 A09 / A10 / A11 検出効率の評価  L1 & L2 & L3 / L1 & L3  L4 & L5 & L7 / L4 & L7 L1&L3 L1&L2&L3 検出効率 (%) A09 10025 1175 11.7±0.3 A11 11495 1388 12.0±0.3 C10 8247 623 7.6±0.3 C11 8851 875 10.0±0.8 L1 L2 L3 ? μ L4&L7 L4&L5&L7 検出効率 (%) A10 379 45 11.9 ±2.3 C09 289 31 10.7±2.5 L4 L5 L6 L7 μ まともな数字を入れること、正しく言える。チェンバーごとにいうこと。 ? 10% 程度 (CO2 100%, HV2.8kV, Vth = 100mV)

10 ③検出効率 Consistent ! 過去の実験結果との整合性 現環境と等価な環境： 2.8kV, CO2 100%
　過去の実験結果との整合性 現在のデータ取得環境 HV ： 2800V ガス ： CO2 100% 閾値電圧 ： 100mV 現環境と等価な環境： 2.8kV, CO2 100% = 2.55kV, CO2 + n-pentane Vth=100mV時の検出効率 ~10 % ①だけでいいのでは、①、②の間には希望的観測が入っているのでは？ ②は消していい。Time jitterは大丈夫か？ゲイン上がる Consistent !

11 実験開始直前期におけるTGCの動作検証に成功
Summary TGCは構築段階(～2007.9) から、 動作検証段階へ移行 これまでに6セクターの運転に成功 本実験同様のセットアップ、かつ、ATLAS検出器に統合した状態で、宇宙線による動作検証に初めて成功 欠損チャンネル 現在0.07%、今後、対処可能なところに修復を施す トリガー論理の動作検証 ヒット多重度 ≥ 2 に分布 トリガーレイヤのヒットチャンネル差分は設計通り 検出効率 約10%程度 ( CO2 100%, HV2.8kV ) 過去の実験結果から予想される値と、ほぼ一致 現在、動作領域拡張とともに、動作検証を進めている ATLAS検出器の中に組み入れてやった、ということを言う！地下で懸賞したこと、これからは拡張すること、現在拡張していることをいう。 実験開始直前期におけるTGCの動作検証に成功 2008.8月からの実験開始に備える

12 backup

13 ～7% ③動作検証 TGC2 & TGC3を用いた検出効率 = L4 & L5 & L7 / L4 & L7 Layer ? 4 5 6 7
Δch = 8 ～7%

14 0.07% ①欠損チャンネル 新しく発見した欠損チャンネル # of event 地上 地下 wire channel
　新しく発見した欠損チャンネル # of event T5 T6 T7 T8 T9 地上 地下 wire channel  地上から地下への輸送過程で生じたと考えられる セクター 欠損チャンネル A09 0 / 5k A10 2 / 15k A11 16channel (要確認)  should be recovered. セクター 欠損チャンネル C09 16 / 15k C10 2 / 5k C11 16 / 5k 36ch / 50k に欠損を発見 0.07% 修復予定

15 欠損チャンネルが生じる場所 チェンバー側 ASDボード(シールドなし) ASDボード(シールドあり)
2. テストパルスでも見えている ASD以降の問題

16 C10の検出効率の低さ チェンバー単位での検出効率 C10セクターが、全体的に低い傾向にある
Gas or 電源系統だと考えられるが、現在検討中

17 L4 L5 L6 L7 L4 L5 L6 L7 ~4cm ~2cm ~50cm 2.6cm TGC3 Trigger (layer 6/7 Coincidence) TGC2/3 Trigger (layer 4/7 Coincidence)

18 標高差の補正 標高差の補正： 印加電圧 v.s. 検出電荷量 KEK(32m), CERN(421m)
印加電圧 v.s. 検出効率 (CO2 + n-pentane) 2.9kV(KEK) = 2.8kV(CERN) 検出効率10%は現環境下で妥当  本番2.9kV印加時で100%可能

19 Some figures

20 動作検証(3) 検出効率  約10% 検出効率 ( L2 ) = #(L1& L2 & L3) / #(L1 & L3) Δch μ
Dch(L1-L3) ? L1 L2 L3 ? L1&L3でトリガーがかかった事象 L1&L2&L3にヒットがあった事象 L1 L2 L3 検出効率 = TGCのメインパラメータ = ヒッグス探索に直に効く なぜ、赤の分布が1にピークを持つかをしっかりと説明できるようになっておくこと 検出効率×宇宙線の角度分布がかかっている！ ※Δch(L1-L3)=0,1のみ 論理的にトリガー可能 黒に対する赤のヒストグラムで検出効率を算出 A09 A11 C10 C11 検出効率 10.8±1.6 11.1±1.6 4.7±1.1 11.3±1.8  約10%

21 使用チェンバー

22 TGCの内部構造

23 SLBバッファの読み出し 3 neighboring BC data was taken from SLB buffer SLB
トリガー 3 neighboring BC data was taken from SLB buffer  previous, current, next previous current next Read out

24 　TGCの配置

25 μ粒子トリガーの威力

26 宇宙線のトリガーレート 上空から見た有効面積は 2.5cm * 10m = 2.5m^2 Δch μ

27 閾値電圧適正化

28 ウインドウサイズ 5~20cm程度