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MICE 実験用 SciFi 飛跡検出器の性能評価（２）

MICE 実験用 SciFi 飛跡検出器の性能評価（２）. 久野研究室　修士２年 堀越　篤. 目次. SciFi 飛跡検出器の構造 飛跡検出器性能テストの報告 TOF ホドスコープ 時間分解能、 e/μ/π 粒子識別 飛跡検出器 ゲイン、光量分布、ノイズレート、 efficiency 、位置分解能 まとめ. 4. 3. 2. 1. ４. ３. ２. １. v. w. w. v. w. v. x. x. x. x. avnet. AFEⅡ. VLSB. 1553. VLPC. クライオスタット. VME.

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MICE 実験用 SciFi 飛跡検出器の性能評価（２）

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  1. MICE実験用SciFi飛跡検出器の性能評価（２） 久野研究室　修士２年 堀越　篤

  2. 目次 • SciFi飛跡検出器の構造 • 飛跡検出器性能テストの報告 • TOFホドスコープ • 時間分解能、e/μ/π粒子識別 • 飛跡検出器 • ゲイン、光量分布、ノイズレート、 • efficiency、位置分解能 • まとめ

  3. 4 3 2 1 ４ ３ ２ １ v w w v w v x x x x avnet AFEⅡ VLSB 1553 VLPC クライオスタット VME プロトタイプSciFi飛跡検出器の構造 st 1 , st 4 : 3 view st 2 , st 3 : 2 view 計 10 view トリガー シグナル pc 6K Chargeをデジタル化

  4. SciFi飛跡検出器評価テストの目的(KEK-PS π2 ,２００５年９月) • ノイズレート測定 • 位置分解能測定 • 3HFファイバーの発光量 • 磁場中での動作 • エミッタンス再構築

  5. 超伝導ソレノイド 中心磁場 : 1T 飛跡検出器性能テストのセットアップ • TOF : e/μ/π 粒子識別、運動量測定 • ACC : e/μ/π 粒子識別 • D1,D2 : defineカウンター

  6. cm PMT,1200Gauss コイル TOFホドスコープ • 目的：π/μ粒子識別、運動量測定 • TOFの形状 • シンチレータ(40cm,2cmt)：EJ420 , Fine mesh PMT:19DY • ライトガイド(53cm)：磁場中での時間分解能低下を避けるため

  7. TOFホドスコープのセットアップ TOF 1 →5 • PMT • Light guide • Scintillater PMT A TOF １０←６ PMT A PMT B PMT B 5+5 hodoscope

  8. 時間分解能(-3GeV/c) σ（T1）=45ps σ(TOF)=40ps 粒子識別(-0.4GeV/c) e/π/μ　粒子識別 e μ π 0 2000 ps -200 200 TOF-T1 TOF-T1 ps TOFの時間分解能及び粒子識別 σ=60ps

  9. TOFによる運動量測定 • 緑 • マグネットon • angle 6° • オレンジ • マグネットon • angle 3° TOFによる運動量（MeV/c） 380 run # 同じ条件下では安定したビーム

  10. ミューオンビームの割合 • TOFによる粒子識別により求めた。 • total events 926k • μ events 116k (13%)

  11. ４ ３ ２ １ v w w v w v x x x x SciFi飛跡検出器の解析 • ゲイン測定 • 光量分布 • ノイズレート • Hit efficiency • 位置分解能 st 1 , st 4 : 3 view st 2 , st 3 : 2 view 計 10 view

  12. 1 0 2 3 4 5 SciFi飛跡検出器のゲイン • LEDを用いたゲイン測定 • Pedestalと１photon 　 ピークから算出 • High gain AFEⅡ • 6〜8count/Npe • Low gain AFEⅡ • 10〜12count/Npe ADC mean

  13. Npe X-view : 35300<L1A<36000 : 35300<L1A<36500 BLUE: PION RED:PROTON PROTON 14.5 p.e. L1A（TDC） 光量分布 • VLPCのADCゲートに入ったイベントを選んだ • Threatholdは2.5p.e.

  14. 各view毎の光量分布 • +1.0GeV/c , proton • st1~st3 : 15p.e. , st4 : 9p.e.(st1~3の60％) • st4はwaveguideが１m長い • 減衰長：7.7m=>waveguideによる減衰88％ • 減衰長では説明できない他の要因？

  15. ノイズレート • ノイズレート＝hit fiber数/(event数xfiber数) • Theratholdによる変化 ex) st1 V view • Threathold 2.5p.e.

  16. Hit efficiency • -3GeV/c , π8996evt • |x(st1)-st2〜st4 line fitから計算されるst１での座標 | < 2mm , etc

  17. RMS=0.4mm 0.4(fiber間隔) x 7(fiber7本)/2=1.47mm 位置分解能=1.47/ =0.4mm 期待される位置分解能と一致 -2.0 2.0 mm 全viewの重ね合わせ 位置分解能 • Line fitの残差分布

  18. まとめ • プロトタイプSciFi飛跡検出器の性能テストをKEK-PSπ２ビームラインで行った。 • TOFホドスコープの時間分解能は40psであった。 • SciFi飛跡検出器の基本性能を解析した。 • ノイズレートはthrethold 2.5 p.e.のとき 1x10^-3〜2x10^-3/fib • Hit efficiencyは９９％となった。 • 位置分解能は0.4mmであった。

  19. 3 2 1 4 1 2 3 4 3 2 1 4 直線トラッキング • -3GeV/c , B=0

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