MICE実験用SciFi飛跡検出器の性能評価（２）

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1 MICE実験用SciFi飛跡検出器の性能評価（２）
久野研究室　修士２年 堀越　篤

2 目次 SciFi飛跡検出器の構造 飛跡検出器性能テストの報告 まとめ TOFホドスコープ 飛跡検出器 時間分解能、e/μ/π粒子識別
ゲイン、光量分布、ノイズレート、 efficiency、位置分解能 まとめ

3 プロトタイプSciFi飛跡検出器の構造 v x w １ ２ ３ ４ st 1 , st 4 : 3 view
2 1 3 4 トリガー シグナル avnet pc クライオスタット VLPC VLSB 1553 VME AFEⅡ 6K Chargeをデジタル化

4 SciFi飛跡検出器評価テストの目的 (KEK-PS π2 ,２００５年９月)
ノイズレート測定 位置分解能測定 3HFファイバーの発光量 磁場中での動作 エミッタンス再構築

5 飛跡検出器性能テストのセットアップ TOF : e/μ/π 粒子識別、運動量測定 ACC : e/μ/π 粒子識別
D1,D2 : defineカウンター 超伝導ソレノイド 中心磁場 : 1T

6 TOFホドスコープ 目的：π/μ粒子識別、運動量測定 TOFの形状
シンチレータ(40cm,2cmt)：EJ420 , Fine mesh PMT:19DY ライトガイド(53cm)：磁場中での時間分解能低下を避けるため cm コイル PMT,1200Gauss

7 TOFホドスコープのセットアップ TOF 1 →5 PMT Light guide Scintillater TOF １０←６
PMT A TOF １０←６ PMT A PMT B PMT B 5+5 hodoscope

8 TOFの時間分解能及び粒子識別 時間分解能(-3GeV/c) 粒子識別(-0.4GeV/c) σ（T1）=45ps σ(TOF)=40ps
-200 TOF-T1 200 TOF-T1 2000 ps e μ π σ=60ps

9 TOFによる運動量測定 緑 オレンジ マグネットon angle 6° angle 3° TOFによる運動量（MeV/c） 380
run # 同じ条件下では安定したビーム

10 ミューオンビームの割合 TOFによる粒子識別により求めた。 total events 926k μ events 116k (13%)

11 SciFi飛跡検出器の解析 ゲイン測定 光量分布 ノイズレート Hit efficiency 位置分解能 v x w １ ２ ３ ４
st 1 , st 4 : 3 view st 2 , st 3 : 2 view 計 10 view

12 SciFi飛跡検出器のゲイン LEDを用いたゲイン測定 High gain AFEⅡ Low gain AFEⅡ
Pedestalと１photon 　 ピークから算出 High gain AFEⅡ 6〜8count/Npe Low gain AFEⅡ 10〜12count/Npe 1 2 3 4 5 ADC mean

13 光量分布 VLPCのADCゲートに入ったイベントを選んだ Threatholdは2.5p.e. Npe PROTON 14.5 p.e.
BLUE: PION RED:PROTON : 35300<L1A<36000 : 35300<L1A<36500 L1A（TDC） Npe PROTON 14.5 p.e. X-view

14 各view毎の光量分布 +1.0GeV/c , proton
st1~st3 : 15p.e. , st4 : 9p.e.(st1~3の60％) st4はwaveguideが１m長い 減衰長：7.7m=>waveguideによる減衰88％ 減衰長では説明できない他の要因？ Npe 3HF濃度 St 1 V view 15.9 2500ppm St 3 X view ? mix St 1 X view 14.5 5000ppm St 3 Wview 14.0? 5000 St 1 Wview 16.9 3500ppm St 4 V view 9.0 2500 St 2 V view 15.2 St 4 X view 9.3 St 2 X view 18.1 St 4 Wview 9.2

15 ノイズレート ノイズレート＝hit fiber数/(event数xfiber数)
Theratholdによる変化 ex) st1 V view Threathold 2.5p.e. 0.5 p.e. 1.5 p.e. 2.5 p.e. 1.4x10^-1 1.1x10^-2 2.0x10^-3 /fib st 1 V view 2.0x10-3 st 3 X view 1.3x10-3 st 1 X view 1.0x10-3 st 3 W view 1.7x10-3 st 1 W view 1.1x10-3 st 4 V view 1.9x10-3 st 2 V view 1.4x10-3 st 4 X view 1.5x10-5 st 2 X view st 4 W view

16 Hit efficiency -3GeV/c , π 8996evt
|x(st1)-st2〜st4 line fitから計算されるst１での座標 | < 2mm , etc % Station 1 X axis 8507/8996=95 Station 3 98 Y axis 97 99 Station 2 Station 4

17 位置分解能 Line fitの残差分布 RMS st 1 X axis 0.3mm st1 Y axis 0.2mm st2 0.5mm
RMS=0.4mm 全viewの重ね合わせ -2.0 2.0 mm 0.4(fiber間隔) x 7(fiber7本)/2=1.47mm 位置分解能=1.47/ =0.4mm 期待される位置分解能と一致

18 まとめ プロトタイプSciFi飛跡検出器の性能テストをKEK-PSπ２ビームラインで行った。
TOFホドスコープの時間分解能は40psであった。 SciFi飛跡検出器の基本性能を解析した。 ノイズレートはthrethold 2.5 p.e.のとき 　 1x10^-3〜2x10^-3/fib Hit efficiencyは９９％となった。 位置分解能は0.4mmであった。

19 直線トラッキング -3GeV/c , B=0 1 2 3 4 4 3 2 1