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