スライド 1

Linear collider calorimeter
R&D -- II
ストリップファイバー電磁カロリメータ
応答一様性、位置分解能、角度分解能
CDF Japan Meeting 2004
December,18-19, 2004, Tsukuba
A.Nagano (Tsukuba)
目次






応答一様性
横方向電磁シャワーの広がり
位置分解能
角度分解能
シャワー角度再構成
まとめ
2004/12/19
CDF J Meeting 2004
1
4 GeV π(MIP)入射の応答一様性




シンチレータを 0.5mm 間隔で
分割し、その中を通過した粒子
の応答の平均を求め応答の位
置依存性を調べた
ドリフトチェンバーの位置分解能
380 micor m
4 GeV π粒子(MIP を要求)につ
いてシンチレータ 1 cm 幅方
向の応答のばらつきを求めた
1 つのストリップ・シンチレータに
対する応答のばらつきは2.4%
2004/12/19
CDF J Meeting 2004
1st super layer
2
4 GeV π(MIP)入射の応答一様性




シンチレータを 1cm 間隔で分
割し、その中を通過した粒子の
応答の平均を求め応答の位置
依存性を調べた
4 GeV π粒子(MIP要求)につ
いてシンチレータ 20 cm 幅
方向の応答のばらつきを求め
た
9-11 ストリップのイベントを重
ね合わせた
1 つのストリップ・シンチレータ
に対する応答のばらつきは
1.6%
2004/12/19
CDF J Meeting 2004
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4 GeV 電子入射の応答一様性



シンチレータを 1mm 間
隔で分割し、その中を通
過した粒子の応答の平
均を求め応答の位置依
存性を調べた
4 GeV 電子についてシン
チレータ 1 cm 幅方向
について奥行き方向の応
答の和のばらつきを求め
た
X -planeに対する応答の
ばらつきは 1.1%
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4
イベントディスプレー

4 GeV 電子のイベント
ディスプレー
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
積分形の横方向シャワーの広
がり I(x)を求める
 Xdc;チェンバーで求めた位置
 Xi ; i 番目ストリップの位置

x = Xdc – Xi

x=0で折り返した
x
I(x) =
Pulse height (MIPs)
横方向のシャワーの広がり
+∞
dxPH/ ∫
dxPH
∫
-∞
-∞
x
Xi
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Xdc
6
横方向のシャワーの広がり
ー 4 GeV 電子とMIPを比較



ビームテストのデータを用いた
 4GeV 電子とMIPを比較した
 MIPの信号の広がりは電子の
シャワーの広がりに比べて十
分小さい
モリエル半径 ρ（半径ρの円柱の
中に90%のエネルギーを落と
す）ρ= 2.8 cm
 GEANT3 シュミレーションの結
果 3cm と同等
第2スーパーレイヤー（シャワー
マックス）で I (x)=0.05 のとき
x=1.5 cm
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横方向のシャワーの広がり



GEANT3 によるシュミレー
ション結果とビームテストの
結果に違いが見られた
この違いはMIPデータの応
答に広がりがみられることか
ら隣り合うストリップ型シンチ
レータの光漏れによるものと
思われる
GEANT3 4 GeV 電子によ
るシャワーの広がりをビーム
テストのMIPデータの応答の
広がりを用いてsmeared
function を求めた
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CDF J Meeting 2004
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横方向のシャワーの広がり

電磁シャワーの横方向の広がりを以下の関数で
フィットした
I(x) = p4 × {p3 × exp(-x / p1) + (1- p3) × exp(-x / p2)}

Smeared function を求めた
∞
I
s
=
dx' I
∫
e
(x - x' ) × f MIP (x' )
0
d
f MIP (x ) ≡dx IMIP (x )
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横方向シャワーの揺らぎ


横方向シャワーの揺ら
ぎを調べるため、シャ
ワークラスターのRMS
を求めた
GEANT3 によるシュミ
レーション結果とビーム
テストの結果が一致し
た
2004/12/19
data
simulation
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10
4 GeV 電子入射シャワーマックスでの
位置分解能

シャワーの横方向の広がりか
ら各スーパーレイヤーでシャ
ワー重心を再構成



イベントごとに横方向のシャ
ワーの広がりをガウス分布で
フィットし平均を求めた
波高が最大値をとるストリッ
プ・シンチレータを中心として
5点でフィットした
ドリフトチェンバーで再構成さ
れた各スーパーレイヤーでの
飛跡の外挿とのずれの分布
をガウス分布でフィットして位
置分解能を求めた
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位置分解能


1-4 GeV 電子入射
第2スーパーレイヤー
(シャワーマックス)におい
て以下の式でフィットした:
σ = (4.53 ± 0.02)mm/ E ⊕(0.0 ± 0.2)mm
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4 GeV 電子入射角度分解能


再構成されたシャワー重
心を奥行き方向に直線
フィットして角度分解能を
求めた
第 5,6 スーパーレイヤー
は応答が小さすぎるので
直線フィットに用いなかっ
た
2004/12/19
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角度分解能


1-4 GeV 電子入射
X-layer について以下の
式でフィットした
σ = (4.8 ± 0.1)°/ E ⊕(0.0 ± 0.5)°
2004/12/19
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角度測定

カロリメータに対して 0 ~
16 °程度傾けて 4 GeV
電子を入射
θ
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電子入射
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シャワー角度再構成

実際に傾けた角度とシャ
ワーから再構成された角
度のプロットを直線フィッ
トした
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まとめ

応答一様性

4 GeV π(MIP)入射に対する応答のばらつきは



4 GeV 電子入射に対する 1 ~ 6 スーパーレイヤーの応答の和
のばらつきは


1cm 幅方向 X レイヤー : 1.1 %
横方向シャワー


1cm 幅方向
1 ストリップ : 2.4 %
20cm 幅方向 1 ストリップ : 1.6 %
シャワーの90%を含む円柱の半径 1.5cm (シャワーマックス)
1~4 GeV 電子、第2スーパーレイヤーでの位置分解能
σ = (4.53 ± 0.02)mm/ E ⊕(0.0 ± 0.2)mm

.
1~4 GeV 電子、x軸に対する角度分解能
2004/12/19
σ = (4.8 ± 0.1)°/ E ⊕(0.0 ± 0.5)°
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Appendix
Tracking
Longitudinal shower profile
Spatial resolution
Tracking


Position distribution
Position distribution
at the most down
stream chamber.
This beam profile
indicates that the
beam profile is smaller
than the size (5x5 cm)
of the nearest trigger
counter.
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Tracking

Residual distribution
The incident position
resolution at the
calorimeter surface is
evaluated to be 380
micro m
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The response at x=-0.5 cm

The response in a
certain region of each
scintillator is
determined by the
mean of the pulse
height distribution.
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Longitudinal shower profile

The longitudinal
shower profiles for
electron data are also
consistent with the
simulation result.
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Correlation plot at the 2nd super
layer

The position
calculated by the
method is compared
with that determined
with the drift
chamber.
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The position resolution at each
super layer
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