ATLAS MUON COSMIC RAY TESTSTATION
Martijn van Pottelberghe Reinier de Adelhart Toorop
ATLAS MUON COSMIC RAY TESTSTATION
• ATLAS
• Teststation
• Scintillatoren
• Buizen
• Spoorreconstructie
LHC en ATLAS
ATLAS
Het teststation
1 Scintillatoren
2 Gasontladingsbuizen
3 Spoorreconstructie
xy
z
De Scintillatoren
De Scintillatoren
Blok staal tussen twee series scintillatoren
Alleen heel energetische muonen geven een trigger in beide lagen
Voordelen• rechte sporen• lichtsnelheid• relevant voor Higgsdeeltjes
De Scintillatoren Bepaling x positie
Experimenten ScintillatorenTwee scintillatoren naast elkaar uitlezen
m
Vanwegen verschillende orientatie ontstaan er verschillen in looptijd per scintillator.
Experimenten ScintillatorenTwee scintillatoren boven elkaar uitlezen
Experimenten ScintillatorenTwee scintillatoren boven elkaar uitlezen
Experimenten ScintillatorenHoogspanning gele scintillator omlaag
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0&1 1&2 0&2 3&4 4&5 3&5 3&5* 0&3 1&4 2&5 0&4
Scintillatoren in coincidentie
# /
sec
Experimenten ScintillatorenCoincidenties meten
20 1
53 4
Hoogspanning scintillator 3 te laag
Experimenten ScintillatorenCoincidenties meten
De Buizen
De Buizen
+3150 V
72 buizen per laag
3 lagen per multilayer
2 multilayers per kamer
5 kamers in de opstelling
1200 kamers in ATLAS
De Buizen
De Buizen
De Buizen
Minimale drifttijd:
Vlak bij de draad: signaal begint snel
Verder van de draad: signaal veel later
380 ns
Zeer grof: welke buizen zijn geraakt?
Spoorreconstructie
1 buis
scintillator
m
daq
T0
Tprop
Tof
Tdrift
Tdrift,0 = Tscinthit - Tof
Tdrift,0
Tdrift,1
Tdrift,1 = Tdaq -T0 - Tprop
Tdrift = Tdrift,1 - Tdrift,0
= Tdaq + Tof - T0 - Tprop - Tscinthit
Spoorreconstructie
Bepaal Tprop en Tof uit scintillator-gegevens, en de posities van de buizen.
Doe nu een heleboel metingen voor 1 buis:
Pas Tprop en Tof correcties toe.
Nu kunnen we T0 ijken:
T0 ijking
R-t Relatie
Aanname Alle buizen dezelfde R-t relatie.
Eerste gok voor R-t relatie: muonen uniform door de driftbuis
Een slim algoritme zoekt rechte lijnen. Het spoor is bekend
Uit drifttijden en de R-t relatie volgt de afstand tot de draad.
Finetunen R-t relatie
Reden:de gemeten muon-verdeling is niet helemaal uniform aan de rand van de buis.
Doe een heleboel metingen, reconstrueer tracks.
Bewaar alleen de hele rechte, mooie tracks.
Fit een lijn.
Pas bij iedere t de R aan
Eenvoudige maar precieze manier voor positiebepaling in x-richting van de driftbuizen.
Als Twintubes worden gebruikt, zijn alle buizen twee aan twee worden doorverbonden:
Maar hoe gaat de positiebepaling in zijn werk..
Uitlezing drift-stroompjes
verbonden
Twintubes
Ieder muon levert signaal in TWEE driftbuizen.
Verschil in aankomsttijd levert inslagpositie.(als bij scintillatoren)
Dicht bij doorverbinding aankomsttijden vrijwel gelijk, daarom tijdvertraging in de doorverbinding.
Het principe is niet nieuw, maar het voordeel van deze implementatie is wel, dat geen dubbele hoeveelheid uitleeselektronica te worden ingebouwd, wat heel veel scheelt in de kosten.
Er is ook een klein nadeel...
Twintubes
6 ns
Goede test voor de kamers
Resoluties van 50 – 80 μm haalbaar, maar elders beter
Twintubes lijken verbetering
Scintillatoren beter afstellen
Finetunen met gasmengsel nodig
Op naar Geneve!
Conclusies en aanbevelingen
C
A