Download - TPC 位置分解能の磁場依存性
所属:農工大、佐賀大 A 、 DESYB、近大 C、広大 VBLD 、 KEKE、筑波大 F 、 工学院大 G 、 MPIH 、 MindanaoSUI
氏名:中村圭一、荒木智之 A、池松克昌 B、加藤幸弘 C、黒岩洋敏 D、小林誠 E 、 杉山晃 A、仁藤修、土生昌宏、藤井恵介 E、松田武 E、山岡広 E 、 山口敦史 F 、渡部隆史 G 、 Ron. SettlesH 、 M. HamannB 、 H. Gooc JrI 、 R. ReservaI 、他 ILC-CDC グループ
登壇者 中村圭一
日本物理学会 2005 年秋季大会
TPC 位置分解能の磁場依存性
電子の拡散は 磁場強度とドリフト距離に強く依存する
TPC 中の電離電子は 磁場に絡みつきながらドリフトする
位置分解能の 磁場依存性の測定
LC 飛跡検出器に対する要求性能運動量分解能 σpT/pT (1×10≦ -4) ・ pT [ GeV ]
測定器の性能
→ 位置分解能 (σX) 150μm≦
TPC を採用
B=0T
B=4T
カロリーメーターと 飛跡の一対一対応
測定器の性能 → 位置分解能 (σZ) 1mm≦
Introduction
B = 3 ~ 4 (T) : 磁場n = 200 ~ 250 : 測定点の数L = 155 (cm) : 飛跡の長さ
GEM, Micromegas → following talks in detail
Prototype TPC Prototype TPC を用いた性能評価を用いた性能評価
TPC の Sensor として MWPC, GEM, Micromegas, が候補として挙げられる
本講演MWPC−TPC の磁場依存性の測定
同じ field cage, electronics, 解析
それぞれの性能比較を行うために
Motivation
padpad (( x , yx , y 方向)方向) + + 検出信号の時間情報(検出信号の時間情報( zz 方向) 方向)
==
33 次元の飛跡を構成次元の飛跡を構成
xz
y
磁場と電場が平行にかかっているため、 実際はガス分子との衝突によって散乱を うけるが、磁場にまきつく効果により 拡散が抑えられる
E
B
MWPC Readout TPCMWPC Readout TPC
宇宙線テスト (B=1T, 4T) at DESYビームテスト (B=1T) at KEK
TPC における位置分解能の 磁場依存性をみる
各条件で測定、比較
super conducting magnet BMAX=5T at DESY
super conducting magnet(JACEE) BMAX=1.2T at KEK
B Dependence Measurement
Readout Pad>>Readout Pad>>
TPCTPC
Field Cage>>Field Cage>>
Pad Plane: 10cm x 10cm Pad Size: 2mm x 6 mm, 0.3mm Gap
26 cm
Prototype TPCPrototype TPC
DESY Cosmic Data – 192 readout channels (6 pad rows) – Magnetic field: 1tesla, 4tesla
Gas: TDR (93% Ar, 5% CH4, 2% CO2) HV:Wire=1250 V Cathode=-6000 V → Velocity=4.5cm/μsecAnalysis: DoubleFit (developed at DESY)
KEK Beam Data – 224 readout channels (7 pad rows) – Magnetic field: 1 tesla
Conditions
Xpadi
Xtrack
Xtrack
-Xpadi
(mm)
Qi/Qtotal
1
0
パッド上に誘起される電荷分布と トラックの入射位置との関係をドリフト距離、 入射角度、磁場の関数として明らかにし、 拡散定数 CD を算出する。
track
wire
pad
飛跡の位置は各々の pad からの電荷量で計算
横軸を Xtrack-Xpadi
縦軸を Qi/Qtotal
としてプロット
Analysis of Pad Response
Z=0cm
Z=26cm
Pad Response (1tesla, Cosmic)
Z=0cm
Z=26cm
Pad Response (4tesla, Cosmic)
Cosmic
Width of Pad Response
Cosmic
X Resolution
<< 1tesla
4tesla >>
φ
wire
track
Pad
φDistribution (Cosmic)
: KEK Beam : DESY Cosmic
(deg.)
φdependense(1tesla)
PR
wid
th
<< 1tesla
4tesla >>(deg.)
φdependense(Cosmic)P
R w
idth
PR
wid
th
BEwire
φ
wire
track
Pad
B=0
E×B Effect wire 近傍で、電場と磁場が クロスし、 wire 方向に電荷が 分散してしまう効果
Angular Effects 初期電子の出来方とガス 増幅の振らつきによって、 重心が左右されてしまう 効果
E×B Effect + Angular Wire/Pad Effects
wire
track
Pad
φ=0
B=0
本測定では、 Pad 1枚 ← wire 3本からの電荷が誘起
wire
track
Pad
φ=0
B
σZ< 1mm
Z Resolution Cosmic
Z Resolution
E×B effect により、磁場が高いほど wire 近傍で電荷が分散
Pad 1枚 ← wire 3本からの電荷が誘起
Z=0 近傍で、 4tesla の方が位置分解能が悪くなった
σPR(0) (μm) σX(0)(μm)
1tesla 1308 ±5.06 148±9.45
4tesla 1500 ±4.50 257±6.81
ZCDPRPR 20
2
x ~ 0
2 D2CeNZ
Summary
CD{μm/sprt(cm)} CD/sqrt{Neff}
1tesla 245 ± 1.91 44.4±2.25
4tesla 116 ± 5.02 8.2±11.9
CD は、 1tesla に比べ、 4tesla の方が良くなっている
磁場によって拡散が 抑えられる事が確認できた
Summary
ドリフト距離が長くなる場合に有効である
ψ:Lorentz Angle
φ
wire
track
Pad
B
1Pad ← 3Wire
<< KEK Beam
DESY Cosmic >>
φdependense(1tesla)
(deg.)
Phi (deg.)
PR
wid
th
PR
wid
th