Einsatz des Level-1-Kalorimeter-Trigger Jet/Energiesummen-Moduls bei ATLAS Teststrahlmessungen am CERN

Institut für Physik - Universität Mainz Inhalt Level 1 Kalorimeter Trigger/JEM Motivation für Messungen Teststrahlaufbau Datenverarbeitung Ergebnisse Zusammenfassung Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Level-1-Kalorimeter-Trigger Level-1-Trigger: Filtern von interessanten Ereignissen dadurch Datenratenreduktion von 40MHz (Paketabstand: 25ns) auf 75kHz (≈100Hz Aufzeichnungsrate) vollständig in Hardware implementiert verschiedene Module Level-1-Kalorimeter-Trigger: eine Komponente des Triggers: Jet/Energiesummen-Prozessor (JEP) 32 Jet/Energiesummen-Module (JEM) 2 Funktionen: Finden von Jets Bilden von Energiesummen DAQ RODs To DAQ 0.2 x 0.2 e,,,had Clusters (CP) 0.1 x 0.1 Pre- Processor (PPr) Analogue tower sums 0.1 x 0.1 (~7200) (>300 Gbyte/s) RoI To L2 To CTP Jet / ET (JEP) Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Motivation des Teststrahls Test aller Komponenten des Detektors/Triggersystems Innerer Detektor Datennahme-System (DAQ) Tile/LAr-Kalorimeter Level-1 Trigger Muon-Spektrometer High-Level-Trigger (HLT) Offline Rekonstruktion für Mainz: JEM Tests unter realen Bedingungen echte Kalorimeterdaten Runs mit Teilchenpaketen in Abständen von 25ns Sammeln von Erfahrungen für Integration und Inbetriebnahme Lassen sich Ereignisse vom Kalorimeter zuverlässig triggern? Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

CERN-Teststrahl 2004 in der North Area am CERN (H8): +,p,e+ (u.a. 180/350GeV) Aufbau: ein vollständiger Sektor von ATLAS Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Institut für Physik - Universität Mainz Teststrahlaufbau   Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Level1-Kalorimeter-Trigger Aufbau im Teststrahl ATLAS 1 Pre-Prozessor 8*14 Pre-Prozessoren 1 Jet/Energiesummen Modul 2*16 Jet/Energiesummen Module 1 Cluster Prozessor Modul 4*14 Cluster Prozessor Module Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Institut für Physik - Universität Mainz Kontrollraum PPr JEM RODs CPM Receiver Boards Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Institut für Physik - Universität Mainz Datenverarbeitung LAr-Kalorimeter pulse-shaping Abtasten der analogen Signale 5 Zeit-Scheiben frühe Trennung der Signalwege von analogen und digitalisierten Daten getrennte Verstärkerstufen Überprüfen der Korrelation  Trigger-Tower x=0,2x0,2  Nachbilden des Jet-Algorithmus: Fenstergröße 2x2 Jet-Elemente suche lokales Maximum  Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Energiedeposition in Kalorimetern HAD-Kalorimeter # Events ET / ADC Counts EM-Kalorimeter # Events ET / ADC Counts # Events (EM,HAD) der Kalorimeter ET / ADC Counts Proton-Run (25ns) mit 350GeV Summation über x = 0,2x0,2 Größe Jet-Element Position des benutzten Fensters: durch simulierten Jet-Trigger ausgewählt Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Energie im Jet-Trigger Jet-TriggerEM Jet-TriggerHAD # Events # Events ET / ADC Counts ET / ADC Counts Jet-Trigger- (EM,HAD) gleiche Information aus Jet-Trigger Sättigung des JEM # Events ET / ADC Counts Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Korrelation mit analogen Energien Kalorimeterenergie/ ADC counts JEM-ET/ADC counts EM HAD Zuordnung zwischen analogen Daten und JEM (defekte Kanäle, unterschiedliche Geometrie-zuweisungen etc.) Transformation von  und  Sättigung des JEMs Vergleiche analoge mit digitalen Energien  lineare Abhängigkeit für had  lineare Abhängigkeit für em ? Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

JEM Trigger-Effizienz Proton-Run (25ns) mit 350GeV Jet-Trigger: Jets > 170 ADC counts nur digitalisierte Energien funktioniert perfekt für eine Schwelle ET / ADC counts Effizienz Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Energiesummen-Trigger Vergleiche der transversalen Energiesumme (JEM) mit digitalisierten Eingangsdaten  Zellenem,Zellenhad gute Korrelation Abweichungen beruhen auf Gleitskala 6Bit: Werte + 2Bit: Wertebereich ET / ADC counts  (Ehad+Eem) / ADC counts Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz

Institut für Physik - Universität Mainz Zusammenfassung Meilenstein 2004: Test des Level-1-Kalorimeter-Trigger und insbesondere des JEM erfolgreich. Erstes und einziges Mal: Funktionstest aller Komponenten  Teststrahl mit 40MHz-Strahlstruktur Stabile Kommunikation zwischen Modulen  Integration des Level-1-Trigger in ATLAS  Triggern von Ereignissen im Teststrahl   Labortests (S. Rieke) + Teststrahlergebnisse zeigen:  JEM-Design ausgereift  erfüllt alle ATLAS-Trigger Voraussetzungen Ziel: voll funktionsfähiges System vor LHC Betrieb 2007 Gernot A. Weber Institut für Physik - Universität Mainz