Test des Alignierungssystems
des ATLAS
Myonspektrometers
Susanne Mohrdieck
Max-Planck-Institut für Physik, München
Frühjahrstagung der DPG 2003, Aachen
Das ATLAS Myonspektrometer
ATLAS Detektor:
am LHC ( 14TeV ), 45m x 25m
6m
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:
Präzisionskammern:
Impulsauflösung konstant 1%
Monitored Drift Tube Kammern und
Cathode Strip Chambers (innere Endkappe)
Triggerkammern:
Resistive Plate Chambers (Zentralbereich) und
Thin Gap Chambers (Endkappen)
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
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
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 benachbarten Kammern einer Lage

ermöglicht Verschmelzung zweier
benachbarter Kammern zu einer
Einheit (verwendet im projektiven
System)
 verringert Anzahl der
projektiven Linien
axial
projective
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
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
Str = Smis.align. + Smult.scat.
• vom optischen System Sop= 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
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
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 Zentralbereichs
• kontrollierte Verschiebungen
y
• Test der Präzision
z
-Strahl
etwa 25m
• Vgl. Alignmentergebnisse mit Resultaten aus Spurfit
x
• Kalibrierung mit
Spuren
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
Studien der Endkappenkammern (Spurfit
in den 3 Kammern)
zlocal
EOL
EML
EIL
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
ylocal
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
H8-Teststand am CERN
komplexes Alignmentsystem und aufwendige Kalibrierung
 Test eines vollständigen Sektors für Zentral- und
Endkappenbereich im H8-Myonstrahl am CERN
Kammern
des Zentralbereichs
Endkappen
Kammern
• kontrollierte Verschiebungen
• Vgl. Alignmentergebnisse mit Resultaten aus Spurfit
• Test der Präzision
• Kalibrierung mit
Spuren
Studien der Endkappenkammern
(Hitverteilungen)
EIS
EIL
• tote Kanäle in EIS
• verrauschte Kanäle in EIL
• Probleme in EMS
• EML ok
EMS
EML
• EOL ok
• Spurfit in EMS/EIS beeinträchtigt/
ungenau
Daten ohne
Verschiebung
EOL
• Konzentration auf die 3 hintereinander liegenden Kammern
EIL/EML/EOL
(= 1 ‘Turm’)

in den Endkappen