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Scintillator と Gas Cherenkov と Lead Glass のデータ解析. 2003 年 8 月 29 日 ( 金 ) 織田 勧. T538 実験の run#250 - #603 に対して S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2, GCC1, GCC2, PbGl のデータを用いて、 1. 各検出器の slewing correction 2. TOF による粒子識別 3. Gas Cherenkov による電子の識別 4. PbGl による電子の識別 を行なった。. Pedestal の決定. - PowerPoint PPT Presentation
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Scintillator と Gas Cherenkov と Lead Glass のデータ解析
T538 実験の run#250 - #603 に対して S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2, GCC1, GCC2, PbGlのデータを用いて、1. 各検出器の slewing correction2. TOF による粒子識別3. Gas Cherenkov による電子の識別4. PbGl による電子の識別を行なった。
2003 年 8 月 29 日 ( 金 ) 織田 勧
Pedestal の決定1. Pulser run (#337, #363, #382, #392, #434, #435, #469, #512 - #518, #554, #555, #577,
#603) のときの ADC のデータから ADC 各 ch の pedestal の値 (mean) を求めた。
2. 各 run(#250 - #603) の GCC1, GCC2 の ADC のpedestal の値 (mean, RMS) を求めた。
3. 1. で求めた Pulser run のときの GCC と他の検出器の pedestal の差と、 2. で求めた GCC の pedestal より、各 run (#250 - #603) での各検出器の pedestal の値を内挿すること (#338-#602) と、平均を用いること (#250-#336) で決定した。
Run group の決定Run ごとに解析すると大変なので、 1. 運動量 (±2.0, ±1.5, ±1.0, ±0.5, ±0.3 GeV/c)
2. electron-trigger の有無 3. S2 前の鉛の有無 4. define(S2) の有無 5. 各検出器の pedestal 6. Scintillator (S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2) の gainの 6 つの条件により、同じもしくはほとんど変化のない run は 1 つのrun group にまとめ、以後は run group ごとに解析
した。 330 runs → 93 run groups
Scintillation 検出器 (S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2) 解析に用いる事象の決定1. Scintillation light ではなく、 Cherenkov light であると考え
られるものを除外するために、 ADC の下限値を run groupごとに S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2 に対して目で見て決定した。
2. S3-1, S3-2 の ADC は ADC の値が最大値 (4095ch) に近くなると正しく取れていないので ADC の上限値を S3-1, S3-2 に対して一律に 3820ch と決定した。
3. ・ S1-1,S1-2,S3-1,S3-2 の ADC が 1. で決めた下限より大きく、
・ S3-1,S3-2 の ADC が 2. で決めた上限より小さく、 ・ S1-1, S1-2, S3-1, S3-2 のいずれの TDC にも値が正し
く入っている (TDC≠-1)事象を解析することにした (S1-S3 event) 。
S1, S3 の slewing correction
)2,1 ,3,1(
][ 4096
][ 136][
2
1
2,1
1331
ji
ch
nschTDCt
PedestalADC
atT
TTT
jSijSi
j jSijSi
jSijSiSi
SSSS
S1-S3 event のうちで、同一の粒子であると考えられる事象に対して、 S1-S3 間の TOF が ADC の値に依存しないように run group ごとにslewing correction を行なった。
1. 補正係数 aSi-j に適当な値を入れ、現れたピークのうちで最も大きいものを選び、 Gaussian で fit して、 ±2σ 以内の事象に注目する。
2. 注目している事象の 4 つの Scinti.の ADC を 0ch から 4095ch の間で、 32 等分して、それぞれの ADC の範囲内での TOF の平均と全体の TOF の平均との差の 2 乗の和を Fとする。
3. Fが最小になるように aSi-j を動かして、最適な aSi-j を決定した。
4. 以下では補正後の TS1 、 TS3 を用いた。
jSim
ji
SSSSjSim
SSSS
N
n
SS
jSim
SSjSim
N
n
SSSS
NTT
aaaaF
TN
T
TN
T
jSim
,
2
2,13,1
3131,
23132111
1
31
,
31,
1
3131
),,,(
1
1
,
S2 の slewing correction1. S1-S3 event のうちで、 S2 の AD
C が設定した下限値より大きい事象を使って、 S1-S3 間のときと同じように、 S2 の slewing correction を run group ごとに行なった。
2. 補正係数 aS2に適当な値を入れ、TOFS1-S2 、 TOFS2-S3 のピークを Gaussian で fit して、それぞれ、中心から ±2σ 以内の事象に注目する。
3. 注目している事象の S2 の ADCを 0ch から 1023 ch の間で、 32等分して、それぞれの ADC の範囲内での TOF の平均と全体の TOF の平均との差の 2 乗の和を Fとする。
4. Fが最小になるように aS2を動かして、最適な aS2を決定した。
22
222
1221
SS
SSS
SSSS
PedestalADC
atT
TTT
32
1
3223232
32
1
2122121
2
)(
n
SSn
SSSSn
m
SSm
SSSSmS
NTT
NTTaF
TOF(S1-S3 間 ) による粒子識別
運動量 e μ π K p d t-2.0 GeV/c ○ ○
-1.5 GeV/c ○ ○
-1.0 GeV/c ○ ○
-0.5 GeV/c ○ ○
-0.3 GeV/c ○ ○ ○
+0.3 GeV/c ○ ○ ○
+0.5 GeV/c ○ ○ ○
+1.0 GeV/c ○ ○ ○ ○
+1.5 GeV/c ○ ○ ○ ○ ○
+2.0 GeV/c ○ ○ ○ ○ ○
ZS1 = 131.5 mm, ZS2 = 3193.5 mm, ZS3 = 6041.0 mm であるので、e, μ, π, K, p, d, t の TOF(S1-S3間 )を計算し、補正済の測定値と比較した。○が確認できた粒子で、複数の粒子にまたがっているのは TOFで分離できなかったことを意味する。GCCが鳴った事象 (GCC-e event:後述 )とそうでない事象に分けた後に、粒子数
の多いピークについて Gaussianで fitしてmeanと σを求めた。
+1.5 GeV/c
Gas Cherenkov 検出器による電子識別1. ±0.3 GeV/c と ±0.5 GeV/c の全ての run group と、 -2.0 GeV/c と -1.0 G
eV/c の e-trig. run と、 +1.0 GeV/c の一部 (#313-#316) に対して、S1-S3 event であって、 GCC1 と GCC2 の両方ともADCGCCi>meanped.GCCi+2×RMSped.GCCi.である事象を選んだ。
2. S1-GCC1 間、 S1-GCC2 間の TOFS1-GCCiをとって、 Scinti. の時と同様に、ピークの TOFS1-GCCi が ADC の値によらないように slewing correction aGCC1, aGCC2 の値を run group ごとに決めた。
3. 残りの run group に対しては、 2. で求めた aGCC1, aGCC2 それぞれを加重平均した値を用いた。
4. Run group ごとに、 Slewing correction 後の TOFS1-GCCiのピークを Gaussian で fit して、 GCC1 では中心値から ±1.2 ns( ~ 4σ) 以内に入った事象を GCC1-e event とし、 GCC2 では中心値から ±1.5 ns( ~ 4σ) 以内に入った事象を GCC2-e event とし、 GCC1-e event でありかつ GCC2-e event であるのを Gas Cherenkov 検出器によって電子であると識別された事象 (GCC-e event) とした。
5. GCC-e event について、 TOFS1-S3 のピークを Gaussian で fit して、中心値から ±3.5σ 以内に入っているものを TOF-GCC-e event とした。
GCCiGCCi
GCCiGCCiGCCi
SGCCiGCCiS
PedestalADC
atT
TTT
1
1
64
1
211)(
mm
GCCiSGCCiSmGCCi NTTaF
Lead Glass 検出器による電子識別1. PbGl の ADC>pedestal かつ TDC≠-1 である事象であり、かつ TOF と
GCC で電子と識別された (TOF-GCC-e event) 事象を選んだ。2. ADC を Gaussian で fit して、中心値から ±3.5σ 以内にある事象のみ
残した。3. S3-PbGl 間の TOFS3-PbGl が PbGl の ADC の値によらないように、 slew
ing correction の係数 aPbGl を目で見て決定した。
4. 補正後の TOFS3-PbGl を Gaussian で fit して、中心値から ±3.5σ 以内にある事象のみを残し、これを TOF-GCC-PbGl-e event とした。
5. TOF-GCC-e event であるという条件を外し、 ・ S3-S1 event
・ PbGl の ADC>pedestal
・ 2 で決めた条件 : PbGl の ADC がピークの中心値から ±3.5σ 以内・ 3 で決めた条件 : S3-PbGl 間の TOF がピークの中心値から ±3.5σ以内の 4 条件を満たす事象を PbGl-e event とした。
GCC と PbGl の電子の検出効率1. TOF-GCC-PbGl-e event の S1-S3 間の TOF を Gaussian で fit し、
得られた中心値から ±3.5σ 以内に入っている事象を TOF-e eventとした。
2. PbGl の検出効率としてεPbGl = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC-e event
を計算する。
3. GCC の検出効率としては、εGCC1 = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC2-PbGl-e eventεGCC2 = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC1-PbGl-e even
を計算する。
4. TOF によって電子を識別できる低い運動量 (±0.3 GeV/c) では、εGCCi = #TOF-GCCi-e event / #TOF-e eventεPbGl = #TOF-PbGl-e event / #TOF-e eventを計算する。
2. & 3. 黒 Pb× e-trig.× 赤 Pb○ e-trig.× 青 Pb○ e-trig.×4. 緑 Pb× e-trig.×
PbGl -z direction (run #250 - #433 ) PbGl +x direction (run #436 - run #602)
Momentum # of e εGCC1 εGCC2 εPbGl # of e εGCC1 εGCC2 εPbGl
-2.0 GeV/c 1139 0.782 0.790 0.874 3759 0.971 0.982 0.887
-1.0 GeV/c 12332 0.979 0.990 0.871
792
9179
176
0.974
0.989
0.605
0.977
0.995
0.664
0.942
0.863
0.903
-0.5 GeV/c 334 1.000 0.991 0.936
-0.3 GeV/c 790
1218
0.996
0.990
0.988
0.983
0.666
0.659
+0.3 GeV/c 2847
3348
0.985
0.981
0.991
0.986
0.870
0.873
4854
5945
0.987
0.985
0.988
0.986
0.840
0.837
+0.5 GeV/c 9451 0.981 0.983 0.942 2786 0.981 0.982 0.900
+1.0 GeV/c 689
176
0.916
0.458
0.908
0.469
0.969
0.907
151 0.932 0.938 0.950
+1.5 GeV/c 99 0.925 0.952 0.917
+2.0 GeV/c 386 0.877 0.906 0.854 336
197
118
0.789
0.990
0.392
0.834
0.975
0.439
0.884
0.860
0.874
GCC と PbGl の電子の検出効率