Scintillator と Gas Cherenkovと Lead Glass のデータ解析

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1 Scintillator と Gas Cherenkovと Lead Glass のデータ解析
2003年8月29日(金) 織田 勧 T538実験のrun#250 - #603 に対して S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2, GCC1, GCC2, PbGl のデータを用いて、 1. 各検出器のslewing correction 2. TOFによる粒子識別 3. Gas Cherenkov による電子の識別 4. PbGlによる電子の識別 を行なった。

2 Pedestalの決定 1. Pulser run (#337, #363, #382, #392, #434, #435, #469, #512 - #518, #554, #555, #577, #603)のときのADCのデータからADC各chのpedestalの値(mean)を求めた。 2. 各run(#250 - #603)のGCC1, GCC2のADCのpedestalの値(mean, RMS)を求めた。 3. 1.で求めたPulser runのときのGCCと他の検出器のpedestalの差と、 2.で求めたGCCのpedestalより、 各run (#250 - #603)での各検出器のpedestalの値を内挿すること(#338-#602)と、平均を用いること(#250-#336)で決定した。

3 Run group の決定 330 runs → 93 run groups Runごとに解析すると大変なので、
1. 運動量(±2.0, ±1.5, ±1.0, ±0.5, ±0.3 GeV/c) 2. electron-triggerの有無 3. S2前の鉛の有無 4. define(S2)の有無 5. 各検出器のpedestal 6. Scintillator (S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2) のgain の6つの条件により、 同じもしくはほとんど変化のないrunは1つの run groupにまとめ、以後はrun groupごとに解析した。 330 runs → 93 run groups

4 Scintillation 検出器 (S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2) 解析に用いる事象の決定
1. Scintillation lightではなく、Cherenkov lightであると考えられるものを除外するために、ADCの下限値をrun groupごとにS1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2に対して目で見て決定した。 2. S3-1, S3-2のADCはADCの値が最大値(4095ch)に近くなると正しく取れていないのでADCの上限値をS3-1, S3-2に対して一律に3820chと決定した。 3. ・S1-1,S1-2,S3-1,S3-2のADCが1.で決めた下限より大きく、 ・S3-1,S3-2のADCが2.で決めた上限より小さく、 ・S1-1, S1-2, S3-1, S3-2 のいずれのTDCにも値が正しく入っている(TDC≠-1) 事象を解析することにした(S1-S3 event)。

5 S1, S3 のslewing correction
S1-S3 event のうちで、 同一の粒子であると考えられる事象に対して、S1-S3間のTOFがADCの値に依存しないようにrun groupごとにslewing correctionを行なった。 1. 補正係数aSi-jに適当な値を入れ、現れたピークのうちで最も大きいものを選び、Gaussianでfitして、±2σ以内の事象に注目する。 2. 注目している事象の4つのScinti.のADCを0chから4095chの間で、32等分して、それぞれのADCの範囲内でのTOFの平均と全体のTOFの平均との差の2乗の和をFとする。 3. Fが最小になるようにaSi-jを動かして、最適なaSi-jを決定した。 4. 以下では補正後のTS1、TS3を用いた。

6 S2のslewing correction 1. S1-S3 event のうちで、S2のADCが設定した下限値より大きい事象を使って、S1-S3間のときと同じように、S2のslewing correctionをrun groupごとに行なった。 2. 補正係数aS2に適当な値を入れ、TOFS1-S2、TOFS2-S3のピークをGaussianでfitして、それぞれ、中心から±2σ以内の事象に注目する。 3. 注目している事象のS2のADCを0chから1023 chの間で、32等分して、それぞれのADCの範囲内でのTOFの平均と全体のTOFの平均との差の2乗の和をFとする。 4. Fが最小になるようにaS2を動かして、最適なaS2を決定した。

7 TOF(S1-S3間)による粒子識別 +1.5 GeV/c
ZS1 = mm, ZS2 = mm, ZS3 = mm であるので、 e, μ, π, K, p, d, t のTOF(S1-S3間)を計算し、補正済の測定値と比較した。 ○が確認できた粒子で、 複数の粒子にまたがっているのはTOFで分離できなかったことを意味する。 GCCが鳴った事象(GCC-e event:後述)とそうでない事象に分けた後に、粒子数 の多いピークについてGaussianでfitしてmeanとσを求めた。 運動量 e μ π K p d t -2.0 GeV/c ○ -1.5 GeV/c -1.0 GeV/c -0.5 GeV/c -0.3 GeV/c +0.3 GeV/c +0.5 GeV/c +1.0 GeV/c +1.5 GeV/c +2.0 GeV/c +1.5 GeV/c

8 Gas Cherenkov検出器による電子識別
1. ±0.3 GeV/cと±0.5 GeV/cの全てのrun groupと、-2.0 GeV/cと-1.0 GeV/cのe-trig. run　と、+1.0 GeV/cの一部(#313-#316)に対して、 S1-S3 event であって、GCC1とGCC2の両方とも ADCGCCi>meanped.GCCi+2×RMSped.GCCi.である事象を選んだ。 S1-GCC1間、S1-GCC2間のTOFS1-GCCiをとって、Scinti.の時と同様に、ピークのTOFS1-GCCi がADCの値によらないように slewing correction aGCC1, aGCC2 の値をrun groupごとに決めた。 3. 残りのrun groupに対しては、2.で求めたaGCC1, aGCC2 それぞれを加重平均した値を用いた。 Run groupごとに、Slewing correction 後のTOFS1-GCCiのピークをGaussianでfitして、GCC1では中心値から±1.2 ns(～4σ)以内に入った事象をGCC1-e eventとし、GCC2では中心値から±1.5 ns(～4σ)以内に入った事象をGCC2-e eventとし、GCC1-e eventでありかつGCC2-e eventであるのをGas Cherenkov検出器によって電子であると識別された事象(GCC-e event)とした。 GCC-e eventについて、TOFS1-S3のピークをGaussianでfitして、中心値から±3.5σ以内に入っているものを TOF-GCC-e event とした。

9 Lead Glass 検出器による電子識別 1. PbGlのADC>pedestalかつTDC≠-1である事象であり、かつTOFとGCCで電子と識別された(TOF-GCC-e event)事象を選んだ。 2. ADCをGaussianでfitして、中心値から±3.5σ以内にある事象のみ残した。 3. S3-PbGl間のTOFS3-PbGlがPbGlのADCの値によらないように、slewing correctionの係数aPbGlを目で見て決定した。 4. 補正後のTOFS3-PbGlをGaussianでfitして、中心値から±3.5σ以内にある事象のみを残し、これをTOF-GCC-PbGl-e eventとした。 5. TOF-GCC-e eventであるという条件を外し、 ・S3-S1 event ・PbGlのADC>pedestal ・2で決めた条件: PbGlのADCがピークの中心値から±3.5σ以内 ・3で決めた条件: S3-PbGl間のTOFがピークの中心値から±3.5σ以内 の4条件を満たす事象をPbGl-e eventとした。

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11 GCCとPbGlの電子の検出効率 TOF-GCC-PbGl-e event のS1-S3間のTOFをGaussianでfitし、
得られた中心値から±3.5σ以内に入っている事象をTOF-e eventとした。 2. PbGlの検出効率として εPbGl = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC-e event を計算する。 3. GCCの検出効率としては、 εGCC1 = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC2-PbGl-e event εGCC2 = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC1-PbGl-e even 4. TOFによって電子を識別できる低い運動量(±0.3 GeV/c)では、 εGCCi = #TOF-GCCi-e event / #TOF-e event εPbGl = #TOF-PbGl-e event / #TOF-e event

12 2. & 3. 黒 Pb× e-trig.× 赤 Pb○ e-trig.× 青 Pb○ e-trig.× 4. 緑 Pb× e-trig.×
GCCとPbGlの電子の検出効率 2. & 3. 黒 Pb× e-trig.× 赤　Pb○ e-trig.× 青 Pb○ e-trig.× 4. 緑　Pb× e-trig.× PbGl -z direction (run #250 - #433 ) PbGl +x direction (run #436 - run #602) Momentum # of e εGCC1 εGCC2 εPbGl -2.0 GeV/c 1139 0.782 0.790 0.874 3759 0.971 0.982 0.887 -1.0 GeV/c 12332 0.979 0.990 0.871 792 9179 176 0.974 0.989 0.605 0.977 0.995 0.664 0.942 0.863 0.903 -0.5 GeV/c 334 1.000 0.991 0.936 -0.3 GeV/c 790 1218 0.996 0.988 0.983 0.666 0.659 +0.3 GeV/c 2847 3348 0.985 0.981 0.986 0.870 0.873 4854 5945 0.987 0.840 0.837 +0.5 GeV/c 9451 2786 0.900 +1.0 GeV/c 689 0.916 0.458 0.908 0.469 0.969 0.907 151 0.932 0.938 0.950 +1.5 GeV/c 99 0.925 0.952 0.917 +2.0 GeV/c 386 0.877 0.906 0.854 336 197 118 0.789 0.392 0.834 0.975 0.439 0.884 0.860