Test des Alignierungssystems des ATLAS Myonspektrometers

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% 6m Präzisionskammern: Monitored Drift Tube Kammern und Cathode Strip Chambers (innere Endkappe) Triggerkammern: Resistive Plate Chambers (Zentralbereich) und Thin Gap Chambers (Endkappen)

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 AlignmentsystemEndkappen • 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 SpursagittaStr = Smis.align. + Smult.scat. • vom optischen SystemSop= Smis.align. + Smis.posi. • Residuum:Sres = Str – Sop = Smis.posi. + Smult.scat. • Smult.scat. =stochastisch, Vielfachstreuung im Mittel 0 • Smis.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 Smis.posi. direkt möglich • in den Endkappen (EC): • projektive Sensoren auf Alignmentbalken, mit dazwischen • liegenden azimutalen Sensoren an Kammern gekoppelt • Smis.posi. Funktion von  und  der Spuren sowie der Fehler auf die • relativen Verschiebungen (D) und Rotationen (R) der Kammern • Smis.posi. c00 + c10•tan() + c01•tan() + c11•tan()•tan() + c02•tan2() • cij definiert durch die Fehler auf D und R •  mit ausreichender Statistik im gesamten -Bereich Extraktion von Smis.posi.durch Fit von Sres möglich

9. 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 Endkappen Kammern • kontrollierte Ver- • schiebungen • Vgl. Alignmenter- • gebnisse mit Resul- • taten aus Spurfit • Test der Präzision • Kalibrierung mit • Spuren y z -Strahl x etwa 25m

12. Ergebnisse im Zentralbereich D.Pomarede • 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

13. zlocal EOL EML EIL ylocal 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. ZusammenfassungundAusblick • 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 Endkappen Kammern Kammern des Zentral- bereichs • kontrollierte Ver- • schiebungen • Vgl. Alignmenter- • gebnisse mit Resul- • taten aus Spurfit • Test der Präzision • Kalibrierung mit • Spuren

16. tote Kanäle in EIS • verrauschte Kanäle in EIL • Probleme in EMS • EML ok • EOL ok Studien der Endkappenkammern (Hitverteilungen) EIS EIL EMS EML • Spurfit in EMS/EIS beeinträchtigt/ • ungenau • Konzentration auf die 3 hinter- • einander liegenden Kammern • EIL/EML/EOL • (= 1 ‘Turm’) EOL Daten ohne Verschiebung