Stand: Januar 2005 Die ATLAS-Gruppe der Abteilung Herten Gustav-Mie-Gebäude, 2. Stock...
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Stand: Januar 2005 Die ATLAS-Gruppe der Abteilung Herten Gustav-Mie-Gebäude, 2. Stock Physikalisches Institut Universität Freiburg Kontakt: Prof. Dr. Gregor Herten (Tel.: 5757, Zimmer: 02023, [email protected]) , PD Dr. Ivor Fleck ([email protected]) Experimentelle Teilchenphysik – Abt. Herten Experimentelle Teilchenphysik – Abt. Herten A A LIGNMENT LIGNMENT Gustav-Mie-Gebäude, 2. Stock Gustav-Mie-Gebäude, 2. Stock ATLAS Balkenmessungen und - simulationen Messungen und Simulationen Allgemeine Anforderungen Allgemeine Anforderungen -Sehr komplizierte Ereignisse im ATLAS- Detektor, - genaue Spurrekonstruktion zur Teilchenidentifikation notwendig, - Lage der Drähte in den Kammern und Position der Kammern muß entsprechend genau überwacht werden (Alignment). Alignment des Endcap-Bereiches Der Fehler in der Spurrekonstruktion aus der Unsicherheit der Positionen der Kammern soll kleiner als 40 mm sein. Als Referenz der Kammerposition im Endcap-Bereich werden bis zu 10 Meter lange Aluminiumstäbe verwandt. Stäbe und Kammern werden untereinander durch optische Sensoren vernetzt. Durch die Vernetzung der Kammern kann man deren Positionen relativ zueinander überwachen und in der Spurfitanalyse auf eventuelle Mispositionierungen oder Verschiebungen der Kammern korrigieren. Um die Positionen der Kammern präzise genug überwachen zu können, muß das Verhalten der Aluminiumstäbe auf ca. 30 µm verstanden werden. Dazu werden diese bis zu 10 Meter langen Stäbe in Freiburg unter kontrollierten Bedingungen mit einer Koordinatenmeßmaschine auf 20 Mikrometer genau vermessen. ermessen. H8-Aufbau am CERN H8-Testaufbau und Installation am CERN Am CERN-Forschungszentrum nahe Genf wurde ein Achtel des Endcap- Systems des ATLAS-Detektors aufgebaut, um einen Systemtest durchzuführen. In der ersten Phase des Projektes wurden die vermessenen Alignmentstäbe in Position gebracht und über Sensoren mit sog. phantom Kamern vernetzt. In der zweiten Phase wurden diese phantom chambers durch funktionierende Kammern ersetzt werden. Die Messungen bestätigten das Alignment Prinzip und die erforderliche Auflösung könnte erzielt werden. Im Jahre 2005 sollen die ersten Alignmentstäbe in die Räder des Endcap Myonsystems eingebaut werden. Diplomarbeitsthemen: Analyse der Alignment-Bar Daten Ziel: Entwicklung von Analyseprogrammen für ATLAS, Auswertung der Alignment Bar Daten zur Rekonstruktion der Myonkammergeometrie Methoden: Programmierung mittels C++, Root, Mathematica, ….. Inplane Alignment Inplane Alignment Der ATLAS-Myondetektor besteht aus einzelnen Kammern. Das Inplane Alignment dient dazu, die Verformungen einer einzelnen Kammer zu beobachten. In den Rahmen einer Kammer sind optische Elemente integriert, die ein beleuchtetes Raster über eine Linse auf eine Kamera abbilden. Schematische Darstellung der Analysekette. Die optischen Elemente (Maske, Linse, Kamera) sitzen jeweils auf einem Querbalken des Rahmens. Ein PC analysiert das Bild und errechnet daraus den beobachteten Bildausschnitt. Zieht man alle Bilder (und Temperaturen) in Betracht so kann man daraus die Verformung der gesamten Kammer berechnen. Diese Daten werden benötigt, um die Drahtpositionen zu berechnen. Das Myonsystem Zur Bestimmung des Myonimpulses wird die Krümmung der Myonbahn in einem Magnetfeld gemessen. Man mißt die Position an drei Punkten und rekonstruiert daraus den Radius der Bahn und somit auch den Impuls. Die Maske ähnelt sehr einem Schachbrett. Nach je acht Feldern folgt eine binäre Kodierung, die die Position enthält. Der Analyse- Algorythmus sucht die Kodierung und bestimmt die Vergrößerung sowie die Rotation des Bildes. Daraus wird die Bewegung rekonstruiert. Studien der inneren Sensoren der Balken Herstellung der Alignmentstäbe Um das Verhalten der Aluminiumstäbe unter dem Einfluß von Temperaturänderungen und unterschiedlichen Einbaulagen zu überwachen und damit die Veränderung der Position der externen Sensoren zu rekonstruieren, werden verschiedene interne Sensoren in den Stab eingebaut. Temperatursensoren messen die Temperatur und damit die Längenänderung an verschiedenen Stellen im Stab. Der Stab ist mit komplizierten Platformen bestückt. Auf diese werden CCD Cameras montiert, die die Position der Myonkammern im ATLAS Experiment messen. Die Stäbe werde in Freiburg hergestellt und präzise vermessen. Die Messung erfordert exakte Justage und eine Portion Fingerspitzengefühl bei der Programmierung und Steuerung der hochempfindlichen Meßmaschine. Die Stäbe werden im ATLAS-Experiment unter Winkeln und Belastungen eingebaut, die hier bei der Vermessung nicht präzise erreichbar sind. Daher wurde mittels des kommerziellen Programmpaketes ANSYS ein Finite Elemente Programm erstellt, um das Verhalten der Stäbe unter den geänderten Belastungen simulieren zu können.
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Stand: Januar 2005 Die ATLAS-Gruppe der Abteilung Herten Gustav-Mie-Gebäude, 2. Stock Physikalisches Institut Universität Freiburg Kontakt: Prof. Dr. Gregor Herten (Tel.: 5757, Zimmer: 02023, [email protected]) , PD Dr. Ivor Fleck ([email protected])
Experimentelle Teilchenphysik – Abt. HertenExperimentelle Teilchenphysik – Abt. Herten
AALIGNMENTLIGNMENTGustav-Mie-Gebäude, 2. StockGustav-Mie-Gebäude, 2. StockATLAS
Balkenmessungen und -simulationenMessungen und Simulationen
Allgemeine AnforderungenAllgemeine Anforderungen
-Sehr komplizierte Ereignisse im ATLAS- Detektor,
- genaue Spurrekonstruktion zur Teilchenidentifikation notwendig,
- Lage der Drähte in den Kammern und Position der Kammern muß entsprechend genau überwacht werden (Alignment).
Alignment des Endcap-BreichesAlignment des Endcap-BereichesDer Fehler in der Spurrekonstruktion aus der Unsicherheit der Positionen der Kammern soll kleiner als 40 mm sein.
Als Referenz der Kammerposition im Endcap-Bereich werden bis zu 10 Meter lange Aluminiumstäbe verwandt. Stäbe und Kammern werden untereinander durch optische Sensoren vernetzt.
Durch die Vernetzung der Kammern kann man deren Positionen relativ zueinander überwachen und in der Spurfitanalyse auf eventuelle Mispositionierungen oder Verschiebungen der Kammern korrigieren.
Um die Positionen der Kammern präzise genug überwachen zu können, muß das Verhalten der Aluminiumstäbe auf ca. 30 µm verstanden werden.
Dazu werden diese bis zu 10 Meter langen Stäbe in Freiburg unter kontrollierten Bedingungen mit einer Koordinatenmeßmaschine auf 20 Mikrometer genau vermessen. ermessen.
H8-Aufbau am CERNH8-Testaufbau und Installation am CERNAm CERN-Forschungszentrum nahe Genf wurde ein Achtel des Endcap-Systems des ATLAS-Detektors aufgebaut, um einen Systemtest durchzuführen. In der ersten Phase des Projektes wurden die vermessenen Alignmentstäbe in Position gebracht und über Sensoren mit sog. phantom Kamern vernetzt. In der zweiten Phase wurden diese phantom chambers durch funktionierende Kammern ersetzt werden. Die Messungen bestätigten das Alignment Prinzip und die erforderliche Auflösung könnte erzielt werden. Im Jahre 2005 sollen die ersten Alignmentstäbe in die Räder des Endcap Myonsystems eingebaut werden.
Diplomarbeitsthemen: Analyse der Alignment-Bar DatenZiel: Entwicklung von Analyseprogrammen für ATLAS, Auswertung der Alignment Bar Daten zur Rekonstruktion der MyonkammergeometrieMethoden: Programmierung mittels C++, Root, Mathematica, …..
Inplane Alignment
Inplane Alignment
Der ATLAS-Myondetektor besteht aus einzelnen Kammern. Das Inplane Alignment dient dazu, die Verformungen einer einzelnen Kammer zu beobachten. In den Rahmen einer Kammer sind optische Elemente integriert, die ein beleuchtetes Raster über eine Linse auf eine Kamera abbilden.
Schematische Darstellung der Analysekette. Die optischen Elemente (Maske, Linse, Kamera) sitzen jeweils auf einem Querbalken des Rahmens. Ein PC analysiert das Bild und errechnet daraus den beobachteten Bildausschnitt.
Zieht man alle Bilder (und Temperaturen) in Betracht so kann man daraus die Verformung der gesamten Kammer berechnen. Diese Daten werden benötigt, um die Drahtpositionen zu berechnen.
Das Myonsystem
Zur Bestimmung des Myonimpulses wird die Krümmung der Myonbahn in einem Magnetfeld gemessen. Man mißt die Position an drei Punkten und rekonstruiert daraus den Radius der Bahn und somit auch den Impuls.
Die Maske ähnelt sehr einem Schachbrett. Nach je acht Feldern folgt eine binäre Kodierung, die die Position enthält. Der Analyse-Algorythmus sucht die Kodierung und bestimmt die Vergrößerung sowie die Rotation des Bildes. Daraus wird die Bewegung rekonstruiert.
Studien der inneren Sensoren der BalkenHerstellung der Alignmentstäbe
Um das Verhalten der Aluminiumstäbe unter dem Einfluß von Temperaturänderungen und unterschiedlichen Einbaulagen zu überwachen und damit die Veränderung der Position der externen Sensoren zu rekonstruieren, werden verschiedene interne Sensoren in den Stab eingebaut. Temperatursensoren messen die Temperatur und damit die Längenänderung an verschiedenen Stellen im Stab. Der Stab ist mit komplizierten Platformen bestückt. Auf diese werden CCD Cameras montiert, die die Position der Myonkammern im ATLAS Experiment messen. Die Stäbe werde in Freiburg hergestellt und präzise vermessen.
Die Messung erfordert exakte Justage und eine Portion Fingerspitzengefühl bei der Programmierung und Steuerung der hochempfindlichen Meßmaschine.Die Stäbe werden im ATLAS-Experiment unter Winkeln und Belastungen eingebaut, die hier bei der Vermessung nicht präzise erreichbar sind. Daher wurde mittels des kommerziellen Programmpaketes ANSYS ein Finite Elemente Programm erstellt, um das Verhalten der Stäbe unter den geänderten Belastungen simulieren zu können.
