Test des Alignierungssystems des ATLAS Myonspektrometers Susanne Mohrdieck Max-Planck-Institut für...
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Test des Alignierungssystems des ATLAS
Myonspektrometers
Susanne Mohrdieck
Max-Planck-Institut für Physik, München
Frühjahrstagung der DPG 2003, Aachen
Das ATLAS MyonspektrometerATLAS Detektor: am LHC ( 14TeV ), 45m x 25m
Myonspektrometer: 3 Kammerlagen zylindersymmetrisch im Zentralbereich;
3 Kammerlagen scheibenförmig in der vorderen/hinteren Endkappe;
toroidales Magnetfeld, B ~ 0.3 – 2T
Abdeckung: || < 2.7 8 bis 172
Auflösung: Impulsauflösung konstant 1%
Präzisionskammern: Monitored Drift Tube Kammern und Cathode Strip Chambers (innere Endkappe)Triggerkammern: Resistive Plate Chambers (Zentralbereich) und Thin Gap Chambers (Endkappen)
6m
MDT-Kammern in ATLAS• 2 Multilagen an Haltevorrichtung (Spacer)
• je Multilage: 3 Driftrohrlagen in äußeren Kammerlagen von ATLAS4 Driftrohrlagen in innerster Kammerlage
• Form:rechteckig im Zentralbereich trapezförmig in den Endkappen
Motivation
hohe Anforderungen an die Impulsauflösung
Fertigung der Kammern mit hoher Genauigkeit
Position der Drähte mit 20m Präzision
Bestimmung der relativen Kammerposition im Experiment aufwendiges optisches Alignmentsystem, Präzision beschränkt durch Positionierungsgenauigkeit der Sensoren Verbesserung des Alignments durch Kalibrierung des Systems mit geraden Spuren
inneres optisches System zur Messung der Kammerverformung
axial
projective
Das Alignmentsystem Zentralbereich
projektives System zwischen den drei Kammerlagen projektiv: Verlängerung der optischen Linien zeigt auf WW-punkt 4 Linien, je eine in jeder Ecke eines Turms
Korrektur auf Spursagitta mit 30 m Genauigkeit
Präzision des Alignments
axiales System zwischen benach- barten Kammern einer Lage
ermöglicht Verschmelzung zweier benachbarter Kammern zu einer Einheit (verwendet im projektiven System) verringert Anzahl der projektiven Linien
Das AlignmentsystemEndkappen
System mit minimaler Anzahl an pseudo-projektiven Linien zwischen Hilfsbalken (Alignmentbars) Balken radial in Kammerlage angeordnet
Verknüpfung mit projektiven Monitoren azimutale Sensoren zwischen Balken einer Lage relative Position der Balken zueinander
azimutale Sensoren zwischen benachbarten Kammern sowie zwischen Kammern und Balken
Überwachung der Kammerpositionen im Balkengitter
Kalibrierung mit geraden SpurenAlignment-Präzision beschränkt durch Genauigkeit der Sensorpositionen Verbesserung der Präzision durch Kalibrierung mit geraden Spuren
Ziel: Bestimmung des Beitrags der Mispositionierung der optischen
Sensoren in der gemessenen Spursagitta
Vorgehen: • Teilchenspuren = gerade Linien ( ohne Magnetfeld )
• gemessene Spursagitta Str = Smis.align. + Smult.scat.
• vom optischen System Sop= Smis.align. + Smis.posi.
• Residuum: Sres = Str – Sop = Smis.posi. + Smult.scat.
Smult.scat. = stochastisch, Vielfachstreuung im Mittel 0
Smis.posi. = systematischer Bias in den rekonstruierten relativen Kammerpositionen und in der Spursagitta
Kalibrierung mit geraden Spuren (EC)
• im Zentralbereich: projektive Sensoren auf Kammern Vgl. und Extraktion von Smis.posi. direkt möglich
• in den Endkappen (EC):projektive Sensoren auf Alignmentbalken, mit dazwischenliegenden azimutalen Sensoren an Kammern gekoppelt
• Smis.posi. Funktion von und der Spuren sowie der Fehler auf die
relativen Verschiebungen (D) und Rotationen (R) der Kammern
Smis.posi. c00 + c10•tan() + c01•tan() + c11•tan()•tan() + c02•tan2() cij definiert durch die Fehler auf D und R
mit ausreichender Statistik im gesamten - Bereich Extraktion von Smis.posi. durch Fit von Sres möglich
H8-Teststand am CERN komplexes Alignmentsystem und aufwendige Kalibrierung
Test eines vollständigen Sektors für Zentral- und Endkappenbereich im H8-Myonstrahl am CERN
Endkappen Kammern
Kammern des Zentral-bereichs • kontrollierte Ver-
schiebungen
• Vgl. Alignmenter- gebnisse mit Resul- taten aus Spurfit
• Test der Präzision
• Kalibrierung mit Spuren-Strahl
z
x
y
etwa 25m
Ergebnisse im Zentralbereich
• Korrelation zwischen sagitta aus Spurfit und gezielter relativer Verschiebung
Resultate aus Alignmentsystemen alsrelative Korrektur an Kammerpositionen neuer Spurfit
• stabile Ergebnisse als Fkt. der Verschiebung Alignmentsystem funktioniert
• rms 20m
D.Pomarede
EOL
EML
EIL
ylocal
zlocal
Studien der Endkappenkammern (Spurfit in den 3 Kammern)
Spurfit in den 3 Kammerneinzeln:
andere Steigung für EIL als in EOL/EML EIL relativ zu EOL/EML verdreht und verschoben
Ausblick:• Spurfit durch 3 Kammern• Extraktion der Sagitta und Verschiebungen
Zusammenfassung und Ausblick komplexes Alignmentsystem des ATLAS Myonspektrometers
Test im H8-Myonstrahl am CERN
Ergebnisse im Zentralbereich: • Alignmentsystem reproduziert relative Verschiebung mit 20m Genauigkeit
in den Endkappen:• erste Spuren in Kammern• Extraktion von Verschiebungen und Spursagitta aus Spurfit• Vgl. mit relativen Verschiebungen aus den Alignmentsystem
Vgl. mit absoluten Vorhersagen des Alignmentsystems• Untersuchung der erreichten Genauigkeit
Verbesserung der Genauigkeit durch Kalibrierung mit geraden Spuren
H8-Teststand am CERN komplexes Alignmentsystem und aufwendige Kalibrierung
Test eines vollständigen Sektors für Zentral- und Endkappenbereich im H8-Myonstrahl am CERN
Kammern des Zentral-bereichs • kontrollierte Ver-
schiebungen
• Vgl. Alignmenter- gebnisse mit Resul- taten aus Spurfit
• Test der Präzision
• Kalibrierung mit Spuren
Endkappen Kammern
Studien der Endkappenkammern (Hitverteilungen)
• tote Kanäle in EIS • verrauschte Kanäle in EIL
• Probleme in EMS• EML ok
• EOL ok
Daten ohne Verschiebung
EIS
EMS
EIL
EML
EOL
• Spurfit in EMS/EIS beeinträchtigt/ ungenau
• Konzentration auf die 3 hinter- einander liegenden Kammern EIL/EML/EOL (= 1 ‘Turm’)