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ATLAS-m System の準備状況
•m Systemの特徴 と サブシステム概要
•TGCの建設・立ち上げの軌跡
•Commissioning 状況
石野 雅也 （東大 ICEPP ）
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on behalf of ATLAS-Muon group
ATLAS-m system の特徴 と そのご利益
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Barrel Toroid Magnet
Tracking目的の検出器
 MDT & CSC ( |h| < 2.7 )
ECT
Magnet
空芯トロイド磁石..
Trigger 目的の検出器
 TGC & RPC ( |h| < 2.4 )
独立に（２重に）目的に
特化した形で設置
 Muon system独立で 運動量が求められる
DPT/PT < 10-4 / GeV ( few % ~ 100 GeV )
 LVL1-MUON Trigger 運動量選択的トリガーが可能
Muon 運動量の精密測定….
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MDT (Monitored Drift-Tube)
CSC (Cathode Strip Chamber)
• Barrel ( |h| < 1.3 ) + Endcap ( |h| < 2.7 )
• 主にDrift Tube で覆っている
• 各チューブで 80mm 位置精度
• sagitta 測定
期待される m 運動量測定精度
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resolution




per tube ~ 80mm
per Multi Layer (3層) ~ 50mm
per station ( 2 x Multi Layer) ~ 35mm
チェンバー相対位置精度 ~ 30mm
overall に 45mmのsagitta測定精度
c.f. .
PT= 300 GeV
1TeV ; sagitta 500mm ;  10%
DPT/PT ~ 45mm * PT [TeV] / 500mm
PT< 300 GeV までは Multiple Scat. / Energy Loss Fluctuation の効果
が dominant ( “普通の” 物理をやるための performance は 簡単に出るか … な )
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LVL1 Muon-Trigger は いかに 賢いか !!
TGC (Thin Gap Chamber)
RPC (Resistive Plate Chamber)
high-Pt Muon を含む
ビーム衝突バンチの同定
Endcap
Toroidal
Magnet
Barrel ( |h| < 1.05 ) … RPC ; 2 + 2 + 2 = 6 layers
Endcap ( |h| < 2.4 ) …TGC ; 3 + 2 + 2 = 7 layers
(6GeV 1本 かつ 10GeV 1本 , 6GeV 2本 , …
Luminosity に応じて変更, なんでもあり @ LVL1 )
LHC Bunch space = 25nsec
(+ その情報を全検出器に配る時
間まで含めて) 2.5msec
• Multi-layer 間コインシデンス
• timing !!!! (鈴木トーク 24aZJ)
• その Layer間ヒットパターン
 PTをHardwareで評価
 ex) 6,
8, 10, 15, 20, 40 GeV
ラベルを付けてCentral Trigger
Systemに投げる 柔軟な
トリガーメニュー
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Performance ; LVL1 Muon Trigger efficiency
• 6段階のトリガー境界をもつ Look Up Table
– efficiencyの立ち上がりに 「相応の差」 (PT selectionに成功)
– efficiencyの場所依存性も小さい
• Endcap部は 磁場の一様性が低いため Look Up Table の作成は non-trivial
efficiency
efficiency (Endcap)
24aZJ 堀
high-Pt trigger eff.
MU 10
MU20
MU40
h of muons
MDT , RPC , TGC クイックツアー
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8
Barrel Muon Spectrometer ;
|h| < 1
• MDT
– tracking
– 640 tracking stations, 340k ch.
• RPC
16-sectors
– trigger
– 686 chambers , 360k ch.
• Barrel Toroid Magnet ; 8 coils
– inner diameter 9.4m
– outer diameter 20.1m
– Length 25.3m
– bending power 2 to 6 Tm
MDT ;
• 相対位置の変化(30mm)
Monitored
Drift-Tube
• 自分自身の形の変化
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をモニター (~15分１サイクル)
• 構造 ;
– Aluminum 3cmf (400 mm 厚壁)
トラックリコンストラクションに反映！
– wire ; 50 mm W-Re
(アルミの温度膨張系数 ; 2 x 10-5)
• Operation
– Ar/CO2 (93 : 7) @ 3 atm
– Gain ; 2 x 104 ; HV=3080V
– Max. drift time ; 700 nsec , Dp = 80mm per tube
“M”DT たる所以
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2 gas gap
RPC ; Resistive Plate Chamber
combined as
Doublet
• 構造
– 2mm resistive plate
(phenolic –melaminic plastic laminate)
– 2mm gas gap
• Gas mixture
C2H2F4/iso-C4H10/SF6 : 94.7/5/0.3
( High voltage : ~ 9600 V
大気圧、湿度に応じて自動的に変更
< 1% streamer , 主に avalanche mode )
• Time jitter : ~ 15 nsec
– (signal propagation が dominant)
MDT/RPC 共通のメカニカル
サポートに設置されている
• Space resolution : 1 cm
• 2次元 strip 読み出し ; h & f
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TGC ; Thin Gap Chamber
• 構造
–
–
–
–
graphite Cathodeの MWPC
２次元読み出し ; h & f
anode-cathode gap ; 1.4mm thin !!
wire間隔 ; 1.8mm
(6~31本をまとめて 1ch. [= 1 ~ 5.5cm] 320k ch.)
– Tungsten wire 直径 50mm , 350g tension
– 2 or 3 の Gas Volume をはりあわせて
doublet / triplet 構造にしてハンドリング
• Operation
– Gas ; CO2 / n-Pentane (55:45)
– HV ; 2900V , Gain ; 3 x 105
• Time jitter : ~ 20~25 nsec
(粒子の入射角度依存性大)
!! TGC Big Wheels ６枚完成 !!
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Sep. 2007
@ KEK 4年 13
田中秀治 隊長
TGC 1,000枚
@ 神戸大学
大学院生、スタッフ総出
1,000枚テスト
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モックアップを使ってのサービス
インストールデザインの検討
チェンバーインストールツールの検討
Dec. 2002
@ CERN
Nov. 2003
@ CERN
June 2005 ; 1個目のセクター
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Sep. 2007 ; 72個目のセクター
2005.03  2007.09 TGCセクター完成の歴史
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TGC の地上コミッショニング
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ICEPP, 神戸
KEK , 名古屋の
大学院生+老兵
Data Readout segment
Dead ch. rate
10-4 out of 320k ch.
SSW
PS-pack（SLB, PP）
ASD
ROD
1. テストパルスを Amp に突っ込んでデータ読み出しパスのチェック
2. HV ON  ２層コインシデンス (セルフトリガー)で宇宙線データ取得
trigger path 動作, チェンバーノイズ , hit-profile , ケーブル接続の修正 , …
!! TGC Big Wheels ６枚完成 !!
高エネルギーニュース 2008年３月配布号
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Sep. 2007
(ATLAS) Muon Combined Commissioning
キャンペーン in Feb. 2008 宇宙線
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• MDT …75% 同時運転
– 残りの25%は電源納品待ち
• RPC … 40% 稼働済み
– ただし、2セクター ( out of 16) のみ同時運転可能
ガス供給の問題、現在、使い捨てモード  re-circulation mode
– 電源納品待ちの部分 , ケーブリングの部分 もある
• TGC … 25% 同時運転
– 電源納品待ち（だった）
– ピット内ガス管接続に時間が（かかった）
 急速に coverage を増やしていく
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TGCでトリガーしたイベント
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RPCでトリガーしたイベント
eml 05
MDT-EndCap 基本プロット
ML 2
eml 01
eml 09
Big Wheel C
h section 3
Hit-Map
Dead tubes
Listed in DB
Dead
tubes
Daniel Levin- University of Michigan
eml 13
12/18/2007
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MDT (-EC) 基本プロット (2)
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Side A (682.5 ± 0.4 ns)
Side C (684.1± 0.6 ns)
TDC
T_Drift Max.
695.8 nsec
( 1.5cm )
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residual
[mm]
Gas valve 閉
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13
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Drift Tube r [mm] v.s.
residual
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MDT (-EC) 基本プロット (3)
トリガーチェンバー TGC に覆われて
いる３セクターすべてについての
drift-R [cm] v.s. residual [cm]
(R-T 共通)
Singe R-T
チェンバー毎に
ほぐすと ..
温度、気圧の補正
を入れず
MDT – TGC (trigger) MDT-RPC(Trigger)
基本プロット (1)
MDT-Endcap Time
Spectrum
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MDT_fit point – RPC_fit-point [mm]
FWHM
~1cm
• TGC or RPC でトリガーした
MDT Drift時間分布
• Good S/N ratio (TGC)
• timing jitter 小さい(TGC)
(Time of Flight ~ 一定 )
Event #
背景 ; 過去に MDT が他の sub-system と同
期がとれなくなる問題が存在
Event Counter Reset シグナルを受けた直後
にLVL1_Go を受けるとコケルと判明
対処 ; Long bunch space 中にECRを打つ
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MDT-RPC(Trigger) (2)
RPC タイミング
アラインメントが
不十分
best-fit T0
分布 [nsec]
Tube 長さ
方向 [mm]
by RPC
確かに２段
TGC の様子の詳細は ? (1)
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24aZJ 高橋
• チェンバーはよく動いて宇
宙線を とらえている
Gas ; CO2 / HV ; 2800V
Trigger ; 2 out of 2
TGC の様子の詳細は ? (2)
マルチプリシティー分布
２から始まっている
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24aZJ 高橋
トリガー発生時の
チェンバー２層の
チャンネル差分
• 論理的なコンシステンシーチェック
• タイミングのより詳細なスタディー
設計通り
• 稼働セクターの拡張 (Hardware , Software) を進める
24aZJ 平山
サマリー
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• メカ的には～完成
（あと10 working days分を残す程度）
• フル稼働に至るまでにはやり残
している仕事は多い が
検出器 , DAQ/TRIGGER 込みで
6月に間に合う算段はついた
(if we meet no more surprise !!)
文字通り世紀の大実験
の中の大測定器
その完成、パフォーマンスを
引き出すために１ステップ
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END
おまけ ; source of Cosmic-Rays by RPC
m rate ~
100 Hz/m2
• RPC チェンバー単独でトラッキングして地上
まで外挿
•宇宙線は主に天井の穴から来ている
• 3 out of 4 コインシデンス
y=0 Level
sector 5A ~ 5 Hz/m2
sector 5C ~ 1 Hz/m2
m rate sector 13A ~ 5 Hz/m2
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RPC 2D-Standalone Tracking
with Sector 5
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Summary and Outlook
• Mechanically most of the ATLAS-Muon-System is
successfully installed into the pit and the system
commissioning is going on intensively.
• Rest of the system, CSC / MDT-EO will be installed by
end of this 2007
• Part of the system is well commissioned, not only
detector itself but also Trigger & DAQ system,
Online/Offline monitoring point of view.
– Good Correlation Plots between sub-detectors
• Be ready for the first collision in 2008