ATLAS前後方ミュー粒子レベル1トリガーシステム－全システム稼動に向けて－名大理杉本拓也戸本誠，奥村恭幸，高橋悠太，長谷川慧，佐々木修A，池野正弘A，田中秀治A，鈴木友A 坂本宏B，川本辰男B，石野雅也B，織田勧B，久保田隆至B，平山翔B，金賀史彦B，結束晃平B 蔵重久弥C，松下崇C，石川明正C，早川俊C，中塚洋輝C，菅谷頼仁D，福永力E 他 ATLAS日本TGCグループ名大理，KEKA，東大素セB，神戸大自然C，阪大理D，首都大数理情報E ATLAS検出器 Barrel muon chamber EM calorimeter Inner tracker 7TeV proton 7TeV proton Solenoid magnet 25m Barrel toroidal magnet Thin Gap Chamber (TGC) 45m Endcap toroidal magnet Total Weight: 7000 tons Hadron calorimeter 2 History of TGC System 3 Trigger System in ATLAS f 25m R Thin Gap Chamber  いつ？どこに？を測定 Lvl1 Endcap Muon Trigger 2/3 coin トロイド磁場による横運動量(Pt)解析 3/4 coin Endcap toroid Pt=∞ μ 無限運動量トラックからのズレを数値化６段階の閾値によりトリガーを発行 IP TGC1 TGC2 TGC3 Trigger!! 4 TGCシステムの概要 • CO2 + n-pentane • HV: 2.9kV • ガス増幅率 106 • タイムジッター< 25ns いつ？どこに？ PS Board 100m VME Crate 1/12セクターエレキハット 5 システムの規模 + + + + + 1/12セクター：72セクター TGC検出器： 3600枚総読み出しチャンネル : 320k 動作領域 : 6000m2 ASIC4種類、(Anti-fuse) FPGA 設定レジスタ数：50種 150k + 総データ量：450k byte 26ラック VMEクレート:17台 2006年よりインフラの整備を開始！ 6 モジュール設置とケーブリング ① 電源 Hpt SSW Fiber-PP ケーブリングミス＝不感領域の増加 CAT6の担当範囲 Opt Fiberの担当範囲 + Trigger : ～160ch + Trigger : ～ 600ch + Readout : ～160ch + Readout : ～1,200ch 修理、メンテナンスも考えてキレイに配線しなおした 26ラック全て完了!! 所要時間：～６時間/ラック 7 モジュール設置とケーブリング ② + Trigger/Readout用Opt Fiber ～600ch / ～1,200ch + L1A用Opt Fiber (4本/セクター) ～6,000ch (半セクター) + Control用Opt Fiber (2本/セクター) ～12,000ch (１セクター) + MUCTPIへのケーブル (6本/セクター) ～5,000ch (半セクター) 全ての配線が完了(2008年7月) 8 システムチェック • コントロールラインのチェック – リセット信号の動作確認 – 全ビットの読み書きを確認 • 不良モジュールの発見、交換 • シグナルタイミングのチェック – 全ての信号が到達するタイミングを揃える • 4つのdelay回路で調整 (2008年春学会にて報告) • シグナルケーブルの結線チェック – テストパルス＋宇宙線でチェック • トリガーライン • リードアウトライン (23pSJ3 長谷川) (2008年春学会にて報告) – 320kチャンネル全数スキャン – 不良箇所があれば、極力修復を試みた。 • アクセス困難な場所が非常に多い欠けの単位数 ASD (～16ch) x3 単一チャンネル X 20 最終結果：計65chの欠損にまで抑えた！ (～2x10-4) 9 ATLAS統合試運転 • 約2ヶ月に1度のキャンペーン – 本番と同じ環境で、宇宙線を捕らえる。 – 検出器、ソフトウエアのデバッグ – 本番へ向けた練習期間 • 約2週間の連続運転 – TGCも計10回参加  トリガー発行期間 TGCセクター数 M3 6/4～6/18 1 M4 8/23～9/3 1 P1 10/1～10/7 3 M5 10/22～11/5 6 P2 12/3～12/10 6 M6 3/3～3/9 6 P3 4/11～4/16 6 P4 5/19～5/25 7 M7 5/29～6/3 13 M8 7/11～ 24 2007 2008 • 徐々に動作領域(1/12セクター)を拡張して行った。 8/6に24セクター(フルシステム)での動作に成功 TGC Trigger!! 宇宙線貫通イベント M6 run中のATLAS Control Room 10 Monitoring Tools SSWの状態 HPTの状態各セクターのrate Electronics Monitor Trigger Rate Monitor Rateの履歴シフター用のツールとして整備中 11 宇宙線によるhit map C-Side(-z側), 3stationの重ね合わせ 12 1st beam event on TGC A-Side(+z)からC-Side(-z)へ抜けていった 13 Summary • TGCを用いたトリガーシステムの構築、試運転 – フルシステム(24セクター)で動作させる事に成功 (23pSJ3 長谷川) • システムチェック – トリガーライン/リードアウトライン/コントロールライン – 欠損チャンネルをスキャン  全体の0.02% • ATLAS統合試運転に参加。トリガーを発行 – 安定して宇宙線データを取得できるようになった • 9/10の1st beamイベントも捕らえる事が出来た。 – モニターツールなどの整備も進んでいる。今度の高エネニュースに記事が載ります • 今後 – ビームとの同期 • LHCクロックとのphaseを合わせる • BCID counterのキャリブレーション (BCID = 1を探す) – 動作条件の最適化 • ゲート幅、Vth、HV、ホットチャンネルのマスク – 他の検出器と合わせた解析 (23pSJ4 金賀) 14 We are ready for starting collision!! but… Backup Slides タイミング調整 ①ＴＯＦの差 ②信号ケーブルの差 45種類 (1.8m ～ 12.5m) TOF+ケーブル長 + 最大：116.0nsec + 最小：65.3nsec 3つのdelayで調整 + delay1: Test PulseでTOFをエミュレート + delay2: 信号ケーブルの差 + delay3: LHC Clockとのphase合わせ (どれも1ns以下の精度で調整可能) 17 タイミング調整 (cont) ③ファイバーの差エレキハットパルスの往復時間で測定 MUCTPIのdelayで吸収  OK 18 Trigger Rate for single beam First beam!!! 19 欠損チャンネルマップ Forward領域 Endcap領域 (L1,L2,L3) (L4,L5) (L6,L7) C-Side A-Side Endcap領域 Forward領域 z 20 欠損チャンネル分布 21 宇宙線によるhit map 本番用のシステムで、宇宙線を捕らえた！ 22 Level1 Muon Trigger Rate https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/Atlas/MuonHLTGeneralDocument 23