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Publicada porIzabelle Frisco Modificado hace 9 años
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Desarrollo y Validación del Algoritmo de Filtrado Óptimo para el Calorímetro Hadrónico del Experimento ATLAS Joaquín Poveda Dpt. Física Atómica, Molecular y Nuclear & IFIC Universitat de València – CSIC XXXI Reunión Bienal de la RSEF Granada, 11 Septiembre de 2007
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 2 ATLAS
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 3 Calorímetro Hadrónico TileCal 4 m 12 m Calorimetro Hadrónico de muestreo. Dividido en 1 Barril Central (| |<1.0) y 2 Barriles Extendido (0.8<| |<1.7). 64 módulos por barril en . Módulos de hierro con tejas centelleadoras intercaladas. Las tejas están situadas en dirección perpendicular al haz de protones. La intensidad de luz en las tejas es proporcional a la energía depositada. La luz producidas en las tejas es recogida por fibras ópticas y leída por tubos fotomultiplicadores.
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 4 Instalación ATLAS se encuentra ahora mismo en la fase final de instalación y puesta a punto Primeras colisiones protón-protón del LHC están previstas para Abril de 2008
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 5 Lectura de datos en TileCal La luz producida en las tejas es convertida en señal eléctrica en los PMTs. El pulso de salida del PMT es amplificado y conformado separadamente con dos ganancias diferentes, las cuales difieren en un factor 64. Los pulsos de alta y baja ganancia son posteriormente digitalizados a intervalos de 25 ns por ADCs Una de estas series de digitalizaciones es enviada mediante fibras ópticas al siguiente nivel en la cadena de adquisición: los Read-Out Drivers (RODs) PMTConformación Digitalización Pulso alta ganancia Pulso baja ganancia Pulso digitalizado luz Módulos TileCal Read-Out Driver Señal eléctrica Electrónica Frontal
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 6 El Read-Out Driver (ROD) constituye el elemento principal de la electrónica de Back-End de TileCal Principales funciones: Transmisión de datos: envía los datos al siguiente elemento en la cadena de adquisición a 100 kHz. Procesado de datos: posee 4 Procesadores Digitales de Señal Electrónica de Back-End: ROD (DSPs) de coma fijo donde se aplican algoritmos de reconstrucción y trigger Monitoraje: parte de los datos pueden leerse a través del bus VME, sin introducir tiempo muerto adicional. Recepción del trigger, detección de errores, generación del Busy...
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 7 * Algoritmos de Reconstrucción La amplitud de los pulsos digitalizados es proporcional a la energía depositada por las partículas en el calorímetro es necesario reconstruir la amplitud (A) y fase ( ) de los pulsos de señal * p Dentro de la colaboración se han desarrollado diferentes algoritmos de reconstrucción: Método de Ajuste del Pulso (Fit Method): Ajuste de las muestras digitales a la forma del pulso variando A y . Método de Varias Amplidudes (ManyAmps): Ajuste a varios pulsos con A variable y fijo en los Bunch Crossing de LHC Algoritmo de Filtrado Óptimo (Optimal Filtering) * * * * * * * * * * * * * *
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 8 * * * Algoritmo de Filtrado Óptimo (OF) Obtiene la amplitud y fase del pulso mediante el uso de una media ponderada de las muestras digitales. Los coeficientes de estas combinaciones se escogen de modo que contribución del ruido a la resolución energética sea mínima OF1: OF2: Algoritmo implementado en el entorno software ATHENA (usado para tareas offline en ATLAS) y en funcionamiento. * * * * * * * * p S1S1 S2S2 S5S5 S3S3 S4S4 S6S6 S7S7 * *
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 9 Validación del Algoritmo Estudios de validación realizados con: Datos de simulación de piones individuales (E=50 GeV) en ATLAS ( 0 ns). Datos reales de rayos cósmicos tomados durante la puesta a punto (commisssioning) del experimento. Fase no determinada (trigger de cósmicos) Comparación de la amplitud reconstruida con Fit Method y OF2 (en cuentas de ADC; 1 ADC = 11.6 MeV en alta ganancia) Diferencias menores a 0.2 cuentas (menos de 1‰) Monte CarloCósmicos
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 10 Validación del Algoritmo Monte CarloCósmicos Estudios de validación realizados con: Datos de simulación de piones individuales (E=50 GeV) en ATLAS ( 0 ns). Datos reales de rayos cósmicos tomados durante la puesta a punto (commisssioning) del experimento. Fase no determinada (trigger de cósmicos) Comparación de la amplitud reconstruida con Fit Method y OF2 (en cuentas de ADC; 1 ADC = 11.6 MeV en alta ganancia) Diferencias menores a 0.2 cuentas (menos de 1‰)
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 11 Comparación de los Algoritmos Estudio de la resolución y respuesta del calorímetro de los diferentes métodos usando simulación completa del detector A diferencia de los períodos de haz de prueba (2003 y 2004), en ATLAS las partículas interactúan primero en el calorímetro electromagnético antes que en el hadrónico Comportamiento típico: Una fracción de los piones comenzará la cascada en LAr de modo que se deposita energía tanto en LAr como en TileCal. Algunos atravesarán LAr como una MIP y la cascada hadrónica se producirá sólo en TileCal Sólo estos último son interesan en este estudio. TileCal LAr
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 12 Comparación de los Algoritmos Comportamiento típico: Una fracción de los piones comenzará la cascada en LAr de modo que se deposita energía tanto en LAr como en TileCal. Algunos atravesarán LAr como una MIP y la cascada hadrónica se producirá sólo en TileCal Sólo estos último son interesan en este estudio. TileCal LAr
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 13 Selección de sucesos Definición simple para la Energía total (sin jets o clusters) Suma de la energía de las celdas en un cono alrededor de la coordenadas del pión en el MC Amplitud del cono: =0.4 0.4 Cortes para eliminar celdas con ruido (2 en LAr y 1 en TileCal) Eliminar piones que depositen mucha energía en LAr: Se simularon muones con la misma energía que los piones estudiados Exigir comportamiento como MIPs en cada capa de LAr: E capa ( )<E MIP +2 MIP Mismo corte en el criostato entre LAr y TileCal. TileCal LAr Criostato
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 14 Selección de sucesos Distribuciones para la energía depositada en TileCal tras la selección de sucesos Se usan para comparar los métodos las siguientes magnitudes:
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 15 Respuesta - Resolución Tendencias correctas Comparaciones difíciles dado la falta de estadística (diferencias compatibles con errores) PRELIMINAR ResoluciónRespuesta
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 16 Conclusiones y Perspectivas Nuevo algoritmo de reconstrucción de energía en el calorímetro hadrónico de ATLAS desarrollado por el grupo TileCal-Valencia Implementado en Athena y en funcionamiento Validado con datos reales y de simulación Se están realizando estudios de comparación de los diferentes algoritmos disponibles usando datos de simulación completa del detector Planes: Incrementar la estadística en los estudios de resolución y respuesta Mismo estudio con otras muestras de simulación (dijets, etc.) Estudios en entorno de ruido con apilamiento de sucesos de minimum bias
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 17 Celdas de TileCal
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 18 OF1 y OF2 OF2: OF1: Los pesos a i, b i y c i se obtienen de modo que minimicen la contribución del ruido a la resolución energética
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 19 Cálculo de pesos Los pesos a i y b i se obtinen a partir de: Autocorrelación de la señal muestra a muestra (R ij ) Forma del pulso (g i ) y su derivada (g’ i )
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11/09/2007XXXI Reunión Bienal de la RSEF - Joaquín Poveda Torres 20 Reconstrucción de Ruido |A|<7 ADCMean (ADC)RMS (ADC) FIT0.01331.548 OF20.00371.414 |A|<7 ADCMean (ADC)RMS (ADC) FIT0.19392.179 OF2 1.35 10 4 1.749 Monte CarloCósmicos
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