Test des Alignierungssystems des ATLAS Myonspektrometers Susanne Mohrdieck Max-Planck-Institut für Physik, München Frühjahrstagung der DPG 2003, Aachen.

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1 Test des Alignierungssystems des ATLAS Myonspektrometers Susanne Mohrdieck Max-Planck-Institut für Physik, München Frühjahrstagung der DPG 2003, Aachen

2 Das ATLAS Myonspektrometer ATLAS 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

3 MDT-Kammern in ATLAS 2 Multilagen an Haltevorrichtung (Spacer) je Multilage: 3 Driftrohrlagen in äußeren Kammerlagen von ATLAS 4 Driftrohrlagen in innerster Kammerlage Form: rechteckig im Zentralbereich trapezförmig in den Endkappen

4 Motivation hohe Anforderungen an die Impulsauflösung Fertigung der Kammern mit hoher Genauigkeit Position der Drähte mit 20 m 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

5 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

6 Das Alignmentsystem Endkappen 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

7 Kalibrierung mit geraden Spuren Alignment-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 S tr = S mis.align. + S mult.scat. vom optischen System S op = S mis.align. + S mis.posi. Residuum: S res = S tr – S op = S mis.posi. + S mult.scat. S mult.scat. = stochastisch, Vielfachstreuung im Mittel 0 S mis.posi. = systematischer Bias in den rekonstruierten relativen Kammerpositionen und in der Spursagitta

8 Kalibrierung mit geraden Spuren (EC) im Zentralbereich: projektive Sensoren auf Kammern Vgl. und Extraktion von S mis.posi. direkt möglich in den Endkappen (EC): projektive Sensoren auf Alignmentbalken, mit dazwischen liegenden azimutalen Sensoren an Kammern gekoppelt S mis.posi. Funktion von und der Spuren sowie der Fehler auf die relativen Verschiebungen (D) und Rotationen (R) der Kammern S mis.posi. c 00 + c 10tan( ) + c 01tan( ) + c 11tan( )tan( ) + c 02tan 2 ( ) c ij definiert durch die Fehler auf D und R mit ausreichender Statistik im gesamten - Bereich Extraktion von S mis.posi. durch Fit von S res möglich

9 H8-Teststand am CERN komplexes Alignmentsystem und aufwendige Kalibrierung Test eines vollständigen Sektors für Zentral- und Endkappenbereich im H8-Myonstrahl am CERN Endkappen 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

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12 Ergebnisse im Zentralbereich Korrelation zwischen sagitta aus Spurfit und gezielter relativer Verschiebung Resultate aus Alignmentsystemen als relative Korrektur an Kammerpositionen neuer Spurfit stabile Ergebnisse als Fkt. der Verschiebung Alignmentsystem funktioniert rms 20 m D.Pomarede

13 EOL EML EIL y local z local Studien der Endkappenkammern (Spurfit in den 3 Kammern) Spurfit in den 3 Kammern einzeln: 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

14 Zusammenfassung und Ausblick komplexes Alignmentsystem des ATLAS Myonspektrometers Test im H8-Myonstrahl am CERN Ergebnisse im Zentralbereich: Alignmentsystem reproduziert relative Verschiebung mit 20 m 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

15 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

16 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)