Sektion Teilchenphysik Alignment des Pixeldetektors am ATLAS Experiment mittels Teilchenspuren Tobias Göttfert DPG Frühjahrstagung Sektion Teilchenphysik 31. März 2006

Tobias Göttfert, MPI für Physik Das ATLAS Experiment Inner Detector: TRT SCT Pixel 44 m 22 m Hauptziele: Higgssuche SUSY und NewPhysics-Suche B-Physik W-Massenbestimmung Top-Physik Collider experiment, 4Pi Detektor nach Zwiebelschalenprinzip Eines von vier LHC experimenten im Bau, LHC proton-proton-Ring am CERN 2007 Inbetriebnahme Universalexperiment Bestehend aus Myonensystem, Kalorimetersystem, Inner Detektor ID wichtig für präzise Spurrekonstruktion um Physikziele zu erreichen: TRT Übergangsstrahlung-tracker: Drahtröhrendetektor und Folie um Übergangsstrahlung nachweisen zu können SCT Siliziumstreifenzähler Pixel Siliziumpixeldetektor 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

Pixeldetektor - Geometrie 2x3 Endkappen-Disks mit 288 Modulen 3 Barrel Lagen mit 1456 Modulen um 20° verkippt („turbine arrangement“)  Überlapp deckt || < 2,5 ab 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

Tobias Göttfert, MPI für Physik ATLAS Pixeldetektor 1744 Module à 16,4 · 60,8 mm² n+ auf n Siliziumdetektor 46080 Pixel à 50 · 400 µm² Auflösung: x = 14,4 µm, y = 115,5 µm Auslese: 16 FE chips (bump bonded), 1 MCC (wire bonded) Clustern von Nachbarhits (digital oder ToT-gewichtet) x y 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

Tobias Göttfert, MPI für Physik Alignment Überblick Genaue Kenntnis aller Detektorpositionen unerlässlich für u.a.: exakte Vertexrekonstruktion und b-tagging hohe Impulsauflösung  W-Massenmessung  Top-Massenmessung  Higgssuche  b-Physik, … mindestens benötigte Alignmentpräzision (TDR): PIXEL Local x Local y Local z required as-built + survey barrel 1 - 7 µm 50 µm 20 µm 10 - 20 µm endcap 5 µm 100 µm 13 µm Alignmentstrategien: Survey – nach dem Zusammenbau Survey – während des Betriebs (z.B. FSI bei SCT) Spurbasiertes Alignment 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

Spurbasiertes Alignment – MPI Ansatz Verwendeter Ansatz: Linearisierte χ²-Minimierung, lokal (keine Korrelationen zwischen Modulen)  Iterieren Pixel hat zwei unabhängige Koordinaten  2 Residuen für x- und y-Koordinate „DOCA“-Residuen: Lösung für die 6 Alignmentparameter Δa (3 Translationen, 3 Rotationen) jedes Moduls: x y 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

MultiMyon sample - Residuenverteilungen 150000 Tracks mit simulierten µ±, 2 – 60 GeV, nominale ATLAS-Detektorgeometrie etwas zu breit  Clustering noch unberücksichtigt Clusterwahrscheinlichkeit ~2/3 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

Tobias Göttfert, MPI für Physik MultiMyon sample – Alignment parameter (barrel) nach 5 Iterationen (nominale Geometrie) Kippwinkel (20°) sichtbar x ist besser bestimmt als y Gamma ist der sensitivste Winkel Nominales Alignment – es sollten alle Verteilungen um 0 peaken. Kippwinkel transferiert Sensitivität von x nach z. gamma is der am besten bestimmte Winkel 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

CombinedTestBeam - Residuenverteilungen Teststrahl 2004: 180 GeV Pionen 6 Pixelmodule (ein Schnitt durchs Barrel) Residuen (mit festgehaltenem Impuls) nach 1 Iteration nach 30 Iterationen 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

CombinedTestBeam – Alignmentparameter-Fluss 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

Tobias Göttfert, MPI für Physik Zusammenfassung Alignment-Algorithmen für ATLAS-Pixeldetektor verfügbar Lokaler χ²-Ansatz: funktioniert für Pixel und SCT DOCA-Residuen auf jede Geometrie anwendbar Basisfunktionalität implementiert „exciting new features soon to come“: Berücksichtigung von PixelClustering Alignment größerer Strukturen Alignment mit kosmischen Tracks Vertex-Bedingung Einbeziehung des TRT, … 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik

backup slides

MultiMyon sample – Alignmentparameter (barrel) Flow 31. März 2006 Tobias Göttfert, MPI für Physik