S-2S meeting

S-2S meeting
Turtle simulation
2015.2.10
S. Kanatsuki
1
• S-2S Turtle シミュレーション
– 標的距離に応じたQ1,Q2の調整
– それに対する検出器サイズの確認
• 今回の報告内容
– 入力条件
– Q1、Q2の磁場強度調整による立体角の最適化
– 水チェ位置でのプロファイル
2
モデリング
• 実装された要素
– 磁石3台とエンドガード
• 四重極の磁極形状は双曲線と長方形で近似して記述。
• 磁石の入口と出口（どちらかのみだった気も）でスリットの役目
– 磁場の記述
• 測定結果とTOSCA計算から最大磁場強度と有効磁場長を計算した。
• Turtle中では磁石長＝磁場長で扱われる。
– そのためスリットの位置が磁石の外側にあることになる。
• Q1,Q2の磁場強度を最大値に対して85%〜105%の範囲で振った。
– 磁場長は磁場強度にほぼ依存しないので同じ値を使った。
– 中心運動量
• TOSCA計算によりD1の最大磁場1.46[T] 、磁場長3.92[m] が得られた。
• これに対して偏向角70度であるとすると、中心軌道を通る運動量は1.40 GeV/c。
• QQDの磁場強度を全体スケールすれば良く、この値を使って問題ないはず。
– 詳細は to be distributed…
3
Turtleの実行
• Linux 版を使った。
– スクリプトで大量に走らせるのに便利（個人的に慣れている）。
– （地味な障害がありフレーム作りに3日くらいかかってしまった）
• Win 版では…
– “ヒストグラムを表示してくれるボタン”
– K1.8 のビームサイズを示すのに使われてた絵はたぶんこの方法。
4
Q1,Q2の調整
•
•
ここではエンドガードを通過できる粒子数と発生粒子数との比を取る。
発生立体角 ~0.8[rad]*0.8[rad]=640[msr] を掛ける。
50
40
70
Solid angle of magnets [msr]
Solid angle of magnets [msr]
Solid angle of magnets [msr]
60
60
50
40
20
10
Q2=95[%]
Q2=95[%]
Q2=100[%]
Q2=100[%]
10
90
•
•
•
95
50
40
20
Q2=95[%]
Q2=100[%]
10
Q2=105[%]
Q2=105[%]
Q2=105[%]
85
60
Q2=90[%]
Q2=90[%]
Q2=90[%]
20
70
30
30
30
0
T2-Q1=70cm
T2-Q1=60cm
T2-Q1=50cm
70
100
105
Q1 B strength [%]
0
0
85
90
95
100
105
Q1 B strength [%]
85
90
95
100
105
Q1 B strength [%]
標的からQ1までの距離を50cm, 60cm, 70cm の3パターンで表示した。
中心運動量に対する立体角で最適化すると、Q1,Q2磁場強度の組み合わせは、
– T2-Q1:50cm （Q1, Q2）=（100, 90）
– T2-Q1:60cm （Q1, Q2）=（100, 100）
– T2-Q1:70cm （Q1, Q2）=（95, 100）
遠ざかるほど縦収束を弱めるような光学系を作れば良い
5
70
60
50
40
Solid angle of magnets [msr]
Solid angle of magnets [msr]
Solid angle of magnets [msr]
運動量アクセプタンス
70
60
50
40
70
60
50
40
30
30
30
20
20
20
10
10
10
0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Q1,Q2 :100%
•
•
•
1.6
1.7
Momentum [GeV/c]
0
0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Momentum [GeV/c]
Q1,Q2 adjusted for p0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Momentum [GeV/c]
形が揃うように…
標的-Q1の距離、黒：50cm, 赤：60cm, 青：70cm
距離が大きくなるのに合わせて、Q1を弱めるとだいたい同じ形で落ちていく。
縦方向の焦点距離を揃えるというイメージ。
6
水チェ位置でのプロファイル
Hit y-pos at WC
120
100
80
-10%
60
40
-5%
20
0
10%
-60
-80
-80
-60
•
•
•
•
-40
60
50
40
20
5%
-40
70
30
0%
-20
Solid angle of magnets [%]
MAX hit x-pos [cm]
Wc size in x
10
-20
0
20
40
60
80
MIN hit x-pos [cm]
0
0
5
10
15
20
25
30
35
MAX y-pos [cm]
水チェ位置でのx、yのヒストグラムの最大値、最小値を取った。
磁場設定とT2-Q1距離はすべてmix、運動量は±10%の範囲でmixしてある。
左図は横軸が最小x、縦軸が最大xを示している。
x：-50〜80 [cm]、|y|＜32 [cm] の範囲で分布している。
7
Summary
• S-2Sを再現するモデルを使ってTurtle計算を行った。
• Q1、Q2、d(T2-Q1)の設定と立体角の関係を調べた。
– 3つのパラメータによって振る舞いが大きく異なる。
– 計算結果をdに応じて磁場設定を最適化すれば良い。
• 水チェのサイズ
– いまは特に縦サイズが気になっている。
– あまり系統的傾向は調べられていないが、|y|<32cm とは決めて良い。
– 横幅も運動量領域を±10%としても130cmである。
8

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