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’)