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ビーム 実験による CALET-IMC の性能評価 日本物理学会第 ６６ 回年次大会 26aGX-11

ビーム 実験による CALET-IMC の性能評価 日本物理学会第 ６６ 回年次大会 26aGX-11. 早大理工研 神奈川大 工 A 　横国大工 B 中村政則 　相場俊英　赤池陽水　植山良貴　小澤俊介　笠原克昌　苅部樹彦　清水雄輝　鳥居祥二　田村忠久 a 　奥野祥二 a 　片寄祐作 b. 目次. CALET-IMC に ついて SPS 実験について 解析 結果 Muon 照射 SciFi 位置補正 粒子数較正 Muon 検出効率 SciFi 位置依存性測定 クロストーク補正 電子・ ハドロン 照射 角度分解能 IMC による 電子・ ハドロン 識別 まとめ.

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ビーム 実験による CALET-IMC の性能評価 日本物理学会第 ６６ 回年次大会 26aGX-11

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  1. ビーム実験によるCALET-IMCの性能評価日本物理学会第６６回年次大会26aGX-11ビーム実験によるCALET-IMCの性能評価日本物理学会第６６回年次大会26aGX-11 早大理工研 神奈川大工A　横国大工B 中村政則　相場俊英　赤池陽水　植山良貴　小澤俊介　笠原克昌　苅部樹彦　清水雄輝　鳥居祥二　田村忠久a　奥野祥二a　片寄祐作b

  2. 目次 • CALET-IMCについて • SPS実験について • 解析結果 • Muon照射 • SciFi位置補正 • 粒子数較正 • Muon検出効率 • SciFi位置依存性測定 • クロストーク補正 • 電子・ハドロン照射 • 角度分解能 • IMCによる電子・ハドロン識別 • まとめ

  3. CALET-IMCについて • イメージングカロリメータ（IMC） • シャワーの初期発達を観測 • 入射粒子の飛跡観測 • 粒子識別 • IMCの構造と原理 • タングステンと1mm角のシンチレーティングファイバー（SciFi）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ベルトを積層 • 吸収層のタングステンで起きたシャワーをSciFiで測定する • SciFiの発光を64チャンネルアノード光電子増倍管で読み出しを行う 155.5 mm CHD Electronics CHD CALET構成図 18.1mm IMC- FEC IMC 448 mm 448mm 516.5 mm 20mm 18.1mm TASC- FEC TASC 32mm 712 mm シンチレーティングファイバー（SciFi）ベルト 64チャンネルアノード光電子増倍管

  4. SPSビーム実験について • 実験概要 • CALET試作検出器を用いたMuon照射による装置較正と電子・ハドロン照射による検出器性能評価 • 実験日時 • 2010年9月16日～25日　　　 24時間×9日間のビームを使用 • 照射ビーム • Muon 150GeV/c • 電子・陽電子　　6～200GeV/c • ハドロン30～150GeV/c ビームライン上での実験セットアップ 本解析ではSPSビーム実験のデータを用いCALET-IMCの性能評価を行った CALET試作検出器IMC部分

  5. Muon照射による検出器較正 1層目 再構成された飛跡 • SciFi位置補正 • 粒子の通過した座標を正確に把握するため、再構成したMuonの飛跡をもとにSciFiベルトの位置を補正 SciFi 8層目 ビーム方向 発光点 補正 位置補正後のSciFiベルトの座標 飛跡とのずれ 1MIP • 粒子数較正 • 各チャンネルの最小電離粒子(1MIP)に対する出力値の違いをMuonの出力シグナルにより補正 Counts 再構成したMuonの飛跡を利用し、各ｃｈでMuonの通過したイベントを選別 ガウス分布を畳み込んだランダウ分布でフィッティングし、1MIPの出力値を求めた SciFi1チャンネルでのMuonのヒストグラム ADC[ch]

  6. Muon検出効率 • SciFiベルト1層における粒子検出性能を調べるためMuonの検出効率を算出 Muon 1mm クラッド（不感領域） コア 0.96mm 1mm SciFiベルト断面図 Muon検出効率のSciFiベルト上での位置依存性 クラッドの不感領域による影響 • 検出効率が落ちている箇所が1mm間隔で存在 • 検出効率とSciFi中の有感部の割合が一致

  7. SciFi位置依存性測定 Muon • SciFi中での減衰の影響を検証するため、5cm間隔でMuonの照射場所を変え測定 • 各点での1MIPのピーク値を比較 5cm A B C D E G H I F MAPMT SciFi 44.8cm 各照射位置において各chの平均からそれぞれの位置でのMIPを算出 2つの指数関数の足し合わせでフィッティングし、減衰長を算出 減衰長＝313．2cm SciFi位置依存性

  8. クロストーク補正 • Muon通過時のMAPMT各chの発光量からクロストークによる影響を補正 • Muonの通過したchの発光量を100として、隣接するchでの発光量を、それぞれのchで平均を取り、補正値とした • シミュレーションデータに実際のクロストークの補正を加えた Muon SciFiベルト（1層SciFi×32本） A層 B層 MAPMT A層 B層 隣接するch （赤枠内） ビーム 入射方向 Muonの　　通過したｃｈ あるchでのクロストークの補正値 MAPMT管面上でのSciFiベルトの対応関係

  9. 角度分解能（電子照射） シャワー軸 IMC1層目 • 電磁シャワーのシャワー軸を再構成し電子の到来方向を決定 • 再構成されたシャワー軸の角度分布の幅から角度分解能を算出 角度分布（電子10GeV） 黒：シミュレーションデータ赤：実験データ • シャワー軸再構成のイメージ図 • （電子10GeV） IMC8層目 各エネルギーでの角度分解能 黒：実験データ　赤：シミュレーションデータ

  10. IMC中でのシャワー横広がりによる電子・ハドロン弁別IMC中でのシャワー横広がりによる電子・ハドロン弁別 • 電磁シャワーとハドロンシャワーの横広がりの違いを利用して電子・ハドロン弁別を実行 電子10GeVとハドロン30GeVのシャワー横広がり分布 （トリガー条件による選別後） • 横広がりの式 ただし • i層目で落としたエネルギー • j番目のSciFiで落としたエネルギー • 再構成したシャワー軸の位置 • シミュレーションデータから決定した値をもとに　　　　電子・ハドロン弁別を実行 • トリガー条件と横広がりを用いた選別による電子の残存率とハドロンの除去率をシュミレーションデータと実験データから算出した 電子 ハドロン

  11. まとめ • SPSビーム実験の結果を用いCALET-IMCの性能評価を行った • Muon照射 • SciFi位置補正、粒子数較正 • Muon検出効率　～96% • SciFi位置依存性　⇒　減衰長＝3.13m • クロストーク補正 • Muon照射のデータからクロストーク補正値を算出 • 電子・ハドロン照射 • シャワー軸再構成（電子）　⇒　角度分解能の算出　　　　　　　　　　　角度分解能＝0.44°（10GeV）、0.34°（200GeV）　　　　　 を仮定すると、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　角度分解能は0.62°（10GeV）0.48°（200GeV） • IMC中でのシャワー横広がりによる電子・ハドロン弁別　　　　　　　　⇒シミュレーションと矛盾の無い結果 • 今後の課題 • シャワー軸再構成における角度分解能のシュミレーションとのずれの検証 • IMCのデータに加え、TASCのデータを利用し精度の良い電子・ハドロン弁別を行う

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