TMC Total Measurement Calorimeteratlas.shinshu-u.ac.jp/talks/TMC-2008-JPS.pdfTMC Total Measurement Calorimeter 竹下徹（信州大理）竹下＠物理学会2008近畿大ジェットエネルギー測定

TMCTotal MeasurementCalorimeter

竹下徹（信州大理）

竹下＠物理学会2008近畿大

ジェットエネルギー測定TMC試作とテスト結果まとめと今後

ジェット•次世代加速器実験 (ILC) jet final states• W/Z/top/Higgsをjetからreconstruct• m　とm　の分離要求• Jet energy resolution

W Z

e

e

+

- H

Z

q

qq

q

JET

500GeVe+e->ZH>oobb


v jet~CW/Z~a fewGeV

jet energy 測定 • PFA (particle flow algorithm)• small segmentation (<1cm in CAL)• software reconstruction

• Dual Read out (scinti. & Cerenkov)• Hardware • fiber read out• no longitudinal seg.•TMC

v jet\vneutral-hadron


Hadron shower• long interaction length ~15cm• large fluctuation due to productionr0

4GeV30 superlayer(Lead 8mm/scint.

2mm)x4

superlayer #

pulse height(MIP)r-

J P S J 74 (2005) 2716 - 2727


1MIP

Total Hadronic MCal• sampling calorimeter • Absorber : Cerenkov light : Heavy glass• active mat. = scintillator for charged particle

traditional sampling cal.

W/Pb/Fe

SF57 density~6g/cm3


Total Hadronic MCal• sampling calorimeter • Absorber : Cerenkov light : Heavy glass• active mat. = scintillator for charged particleSF57 density~6g/cm3



proposed sampling cal.

Lead Glass

SF57 density~6g/cm3




Lead Glass

hadron

SF57 density~6g/cm3




Lead Glass

hadron鉛ガラス

短波長変換板シンチレーター

波長変換光ファイバー

MPPC

SF57 density~6g/cm3


Total absorption•Hadron CAL. は作られたことはない• Dream は Cu absorber + fiber• Longitudinal segmentationがない • TMC : segmentation in both • lateral and longitudinal•

竹下＠物理学会2008近畿大Lead glassLead Glass

scintillator

WLSF tiles

simulation


!!!!!"#$%&'( 4Gev )!!

!!!!"#$%&'( 10Gev )!!

electrons

pions

4GeV

Eabs(MeV)

Esci(MeV)

det. is not thick enough

small detector case : (Lead 20mm +scinti. 5mm )x20layer

small prototypeがほとんどである。このうち電荷を持つのはμ粒子であるので、このμ粒子が鉛ガラス中で発するチェレンコフ光を測定する。図 3.6のように装置を配置し、宇宙線の測定を行った。

図 3.6: 宇宙線測定用配置

Scinti1に降りそそぎ、鉛ガラスを通過しその下の Scinti2も通過したμ粒子を測定する。上下のシンチレータでゲートパルスをつくり、そのタイミングの鉛ガラスからの信号を測定する。配線は図 3.7の様に接続した。まず上下のシンチレータか

図 3.7: 宇宙線測定用配線

らの信号（PMT１と PMT２からの信号）を DISCRIMINATORに入れ矩形波をつくるその信号を COINCIDENCEにいれ ANDをとり,その信号を DUAL GATE

GENERATORでゲートのパルス幅を調整する。このことによって上下のシンチレー

15

4.1.2 宇宙線の測定続いて図 3.6のようなセットアップで宇宙線の測定を行った。β線、γ線の測定と

同様に、光電子増管の電圧を 2000V、2250V、2500Vと変化させ信号の測定を行った。その測定結果を以下に示す。グラフは横軸チャンネル数、縦軸がカウント数である。各測定結果はμ粒子による信号部をガウス分布としてフィットしてある。

ADC

Entries 10000

Mean 235

RMS 100.4

100 200 300 400 500 600 7000

50

100

150

200

250

300

350

ADC

Entries 10000

Mean 235

RMS 100.4

ADC

図 4.17: μ粒子測定 (2000V)

ADC

Entries 10000

Mean 234.5

RMS 100.4

0 100 200 300 400 500 600 700 800

1

10

210

ADC

Entries 10000

Mean 234.5

RMS 100.4

ADC

図 4.18: μ粒子測定 logスケール (2000V)

ADC

Entries 10000Mean 234.5RMS 100.4

/ ndf 2! 362 / 297

Constant 0.6± 41.9 Mean 1.3± 219 Sigma 1.35± 86.91

0 100 200 300 400 500 600 700 800

20

40

60

80

100

ADC

Entries 10000Mean 234.5RMS 100.4

/ ndf 2! 362 / 297

Constant 0.6± 41.9 Mean 1.3± 219 Sigma 1.35± 86.91

ADC

図 4.19: μ粒子測定ガウスフィット(2000V)

21

2 p.e.

e

4cm

CR mu

adc

S1-adc

C1-adc


muon

electron

Nc~2000p

KEK-Fuji Test Beam Line

KEKB ring brems.electron <=3GeV20Hz/(3x4cm )

2

KEKB

FTBL2


KEK-Fuji Test Beam Line

KEKB ring brems.electron <=3GeV20Hz/(3x4cm )

2

KEKB

FTBL2


EM shower responseee


まとめと展望•A new HCAL : TMC: 鉛ガラスを用いる• cosmic muon=MIPが見える• EM shower response : reasonable• hadron showerをみる必要がある• denser LG than SF57, may be PbWO


Dream results200GeV-’jet’

28%/sqrt(E)

Dream results200GeV-’jet’

28%/sqrt(E)

MPPC Multi Pixel Photon Counter• pixelated APD with Quasi-GM

n++

p+

1mm

1mm

n++

p-epi

p+

123456789......................40

high gain ~ 10blue sensitivelow Voltage ~<100Vsmall ~1mminsensitive to mag.

5~6

25nm

1600pix

Documents

TMC Total Measurement Calorimeteratlas.shinshu-u.ac.jp/talks/TMC-2008-JPS.pdfTMC Total Measurement Calorimeter 竹下徹（信州大理） 竹下＠物理学会2008近畿大 ジェットエネルギー測定

TMC Total Measurement Calorimeteratlas.shinshu-u.ac.jp/talks/TMC-2008-JPS.pdfTMC Total Measurement Calorimeter 竹下徹（信州大理）竹下＠物理学会2008近畿大ジェットエネルギー測定