VTX alignment

VTX alignment
D2 浅野秀光
２０１１年１２月１５日
放射線研ミーティング
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Internal alignment のパラメーターたち
East barrel
West barrel
y
x
各sensor
(x,y,z) : translation vector
3×3 : rotation matrix
が各々定義されている。
y
O(east)
O(west)
x
Pixel sensor:30(ladder) × 4(sensor/ladder) = 120
Strip sensor:16(ladder) × 5(sensor/ladder)
+24(ladder)× 6(sensor/ladder) = 224
O(East) to O(West) offset
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当初の戦略
ビームによるアラインメントの流れ
Beam center からのDCAを用いた
ピクセルラダーのアラインメント
Surveyで定義された原点を用いて
VTX の内部座標系を定義
west
east
iteration
Track Residualを用いた
ストリップピクセルラダーのアラインメント
iteration
DCHトラックを用いたアラインメント
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ビーム中心からのDCA分布を使ってのアライメント
(Pixel layer)
- VTXから見た、ビーム中心の相対位置を求
める。
- ビーム中心からのDCAを計算
DCA
- DCA分布のラダーによって分布に差異が生
じるのを補正するようにr-φ平面上でラダー
を動かす
DCA分布をLayer 0のラダーについ
て色分けした図(EAST barrel)
Layer1
Layer0
ビーム中心
DCA分布をLayer 1のラダーについて色
分けした図 (EAST barrel)
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ビーム中心からのDCA分布によるpixel
ladderのアライメント(補正後)
DCA分布をLayer 0のラダーについて色
分けした図 (EAST barrel)
DCA分布をLayer 1のラダーについ
て色分けした図 (EAST barrel)
-実際の解析では磁場によって粒子が曲がる効果も考慮しているので、stripixelの
アライメントを行った後に、さらに詳細なアライメントを行う必要がある。
5
5
VTXから見たビームのサイズ
DCA分布のプロット
Layer1
DCA
Layer0
ビーム中心
ビーム中心からのDCAを測り統計をためたもの =
ビームの大きさ
ビームサイズの計算値: 105μm
EAST :σ(DCA) ~80um
WEST :σ(DCA) ~93um
Measured DCA width is :
= Beam Spot Size ⨁ 𝜎 𝐷𝐶𝐴
EAST σ~132μm
WEST σ~141μm
(Pt > 1GeVの粒子のみ使用)
（一見うまくいったように思えた）
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momentum dependence of DCA
Simulation
High Momentumの粒子ほど、
DCA resolutionがよくなるはず。。。。
- この手法だけではpixelをalignできない（後述）
-Stripixelのアラインメント（運動量、magnetic bendの
補正)
um
Measurement
??????
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ここまでの反省点
Pixel alignment
-そもそも隣り合う pixel ladder同士でover lap
するactive areが無いので、図の赤線で区切った
三本組(B0ladder+B1ladder×2)とビーム中心、の
単位でしかアラインされない。
-先にDCH trackによって（粗く）アラインメントして
おけばよかった。
B0
B1
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External alignment
DCH
External alignment of the VTX w.r.t. the DCH is performed
using DCH based tracking.
Residual = (DCH projection – VTX cluster)
Pixel ,strip 全ラダーに適用.
VTX clusters
Residual mean (cm)
Ladder#
下村さんのplotより
Beam center
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座標系問題
DCH
VTX cluster & Beam center: VTX座標系で計算
DCH Hit (φ,Z) : DCH座標系で計算
両座標系の原点がずれてると、
Residual = (DCH projection – VTX cluster)
の計算が狂ってしまう。
Beam center
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Zero field run を用いてのVTX-DCH座標系合わせ
RUN11 Au+Au 200GeV run after VTX 4th repair
Jun 1st
Jun 2nd
Jun 3rd
Jun 4th
Jun 6th
Jun 7th
Jun 15th
Jun 16th
Jun 20th
VTX Long Access ,Magnet Polarity switch
Zero filed run 346977
DC made an access
Zero filed run 347148,347149
DC made an access
Zero filed run 347796,347797
access (DC,TOF,RPC,MuTrig,MuID)
Zero filed run 349005,349006,349007
End of 200GeV Au+Au
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How to calculate the beam center
(VTX)
Y
(x0,y0)
(x1,y1)
hit at L0 (pixel)
hit at L1 (pixel)
1. Accumulate peripheral collision
2. Fit DCA vs φb
Beam center
(xoffset,yoffset)
φb:angle of track in XY -plane
φb= atan
0
𝑦1−𝑦0
𝑥1−𝑥0
X
L0
L1
DCA from (0,0)
(This is calculated in VTX internal coordinate)
fit function
DCA = yoffset*cosφb - xoffset*sinφb
DCA
west
phi
DCA
Beam center :
WEST ( 0.226cm,0.056cm)
EAST ( 0.093cm,0.076cm)
phib
EAST
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(phib=atan2(y,-x) )
Beam offset measured by DCH
Thanks to Ciprian and Okada-san
α
R: average radius of the DCH
α
R= 224cm
(dx,dy) : beam offset
>Plot α vs φ
>Fit with [0]*sin(φ)+[1]*cos(φ)
Where
[0] = dx/R,[1]= -dy/R for west
[0] = dx/R, [1]= dy/R for east
ref : AN923
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run 346977 result
VTX Beam center
WEST ( 0.226cm,0.056cm)
EAST ( 0.093cm,0.076cm)
DCH Beam center
WEST (0.0484cm,-0.0394cm)
EAST (0.0297cm,-0.0362cm)
y
y
x
O(VTX west)
x
O(VTX east)
O(DCH west)
x’ = x + dCNT_VTX + dEW
： dCNT_VTX : The offset of the origin of the coordinate system
btw the Central Arm and VTX
： dEW : The offset btw West and East VTX.
全cluster positionはDCH west coordinateでDSTに保存することに決定
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DCH east – west offset ?
ΔYoffset cm
ΔXoffset (cm)
（
）
346977
347148
347797
349006
346977
347148
347797
349006
たとえばaccessでEast Arm を開けて閉めた後、元の位置に戻っているのか？
→ A. 戻ってない(run 8,9 pp analysisでも同程度の大きさで、戻ってない)
Global Tracking (VTX cluster + DCH Tracking)によるtrack運動量,DCAの計算等に問
題が生ずるのでは？(要議論と思う)
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Alignment for Stripixel ladder
Mikhal’s slide
dproj
Pixel B1
Pixel B0
θ
Stripixel
Should be zero
B
The particle has a finite momentum, then particle trajectory bends in B-field.
• The residual value between the cluster position and the straight line projection is calculated.
• If particle has infinite momentum, the residual value should be zero.
• The residual distribution shows 2 peaks structure. Peaks are made from positive and
negative particles.
• The valley position between 2 peaks should be zero if the detector alignment is perfect.
--Ladder position の初期値には図面通りの値を使っていたが、その図面が間違ってて
R方向に3mmもずれていた。ここ二週間そのせいで相当混乱したが、ひとまず収束。
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今後の予定
DCHトラックを用いたアラインメント
west
east
iteration
Beam center からのDCAを用いた
Pixel ladderのアラインメント
iteration
Track Residualを用いた
Stripixel のアラインメント
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まとめ
• ラダーの重心のアラインメントは、もうすぐ収
束（予定）
• 次に、各ラダーが回転してないかのcheck
• Runによってアラインメントが変わらないかも
check
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backup
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DCH alpha vs phi WEST fit
alpha
phi
Xoffset: 0.0484 +- 0.0056cm
Yoffset: -0.0394 +- 0.0030cm
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DCH inner alignment problem
alpha
phi
DCH (WEST) inner-alignment has problem.
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