Analyses Test Beam“Stand Alone”

Mesure de l’Énergie des ÉlectronsLinéarité et Uniformité de Modules Barrel

Nouveau résultat d’uniformité des Modules Barrel

Enjeux et GeneralitesEnjeux : Évaluer les performances de quatre modules de calorimètre (dont deux de production) dans un environnement relativement simple (Stand Alone), avec

l’électronique ATLAS et une simulation complète GEANT 4

Soit 6% du calorimètre Barrel ATLAS (32 modules)

Afin de valider dans un environnement simple : - Électronique d’acquisition et de calibration- Simulation complète- Méthode de reconstruction des électrons- Performances attendues

Analyses principales : Identification, mesures énergie (uniformité et linéarité), résolution en énergie, temps, et position, discrimination /0 et sensibilité aux muons.

On se limitera aux mesures d’énergie dans les modules de Barrel (P13 et P15)

PS0.025x0.1

Strips0.003x0.1

Middle0.025x0.025

Back0.05x0.025

=0 =1.4

Protocole ExpérimentalLigne H8 (prise de données 1998-2002) Faisceaux d’électrons de 10 a 245 GeV

- Déclenchement a l’aide de scintillateurs

- Mesure de l’impact du faisceau a l’aide de Chambres a Fils

- Varier l’impact sur le module a l’aide d’un plateau pivotant

(Mesures avec Spectromètre en amont)

samples

gainsampleOF ) (

Reconstruction de l’Énergie des ÉlectronÉnergie mesurée dans l’Argon

sampleS

Clusteri

Celli

Clusterlayer EE

gainPgainiF

EI

Celli fE

/

1

Estimation de l’énergie visible déposée dans la partie active d’une cellule :

- Méthode de filtrage optimal

- Conversion ADC/courant(avec correction de longueur de câbles de calibration)

- Conversion courant/énergie

Données de calibration

Comparaison données/MC

Énergie de Cluster par Layer :

- Signal corrige variations de température et cross talk (Strips)

Reconstruction de l’Énergie des ÉlectronsEstimation de l’énergie dans le Calorimètre

ClusPSEE Eba ,, ClusClus

PSE EEc 1, .

3,1, i

ClusiE Ed

Estimation de l’énergie dans le calorimètre :

1.- Avant le PS : ~1.5 X0 (Cryostat, Instruments, LAr et Argon excluder)a : Énergie perdue par l’électron de faisceaub : Énergie perdue par les photons de bremstrahlung

2.- Entre PS et Strips : ~0.9 X0 (Structures support, électronique et câbles)c : Énergie perdue entre PS et Strips

3.- Accordéon : ~ 24-30 X0 (Structures support, électronique et câbles)d : Fraction d’échantillonnage

Méthode obtenant bonne résolution, linéarité et uniformitéSimple a paramétrer et prenant en compte le leakage transversal

CalorecE

Reconstruction de l’Énergie des ÉlectronsCorrections diverses

recE

Estimation de l’énergie de l’électron :

1.- Correction de Leakage

2.- Variation d’énergie selon son point d’impact

3.- Pertes d’énergie dues au Bremsstrahlung très en amont (photons perdus)

4.- Compensation d’énergie de liaison nucléaire GEANT, variation entre l’électrode A et B de 0.2% due a la différence 0/X0

3.- Correction de transition d’électrodes :

)( LeakageCalorec EE

Impact Cellf Bremf BindingNuclear f Trf

Simulation Monte Carlo (Geant 4.7 et 4.8)

- Description complète du développement de la gerbe electromagnetique et des interactions hadroniques de photoproduction.

- Courant induit dans les cellules est aussi calcule en tenant compte des distorsions dues a la géométrie complexe de l’accordéon.

- Estimation du LAr entre PS et le cryostat a 2cm.

- Bruit estime dans des runs de piédestaux (analyse d’uniformité).

- Application des mesures de cross talk Middle-Back

Bon accord obtenu

Accord données/MCFractions d’énergie par layer :

Paramètres de Reconstruction

~40%

~500%

~40%

~350%

a b c d

PSEE Eba ,, 1, .EEc PSE

3,1, i iE Ed

Parametrisation simple

Leakage Longitudinal

Analyse de Linéarité : Faible contribution du leakage utilisation de la moyenne attendue uniquement.

33, EbaEE

E

Leak

Leak

LeakCaloLeakage EEE

Analyse d’uniformité : Pour améliorer la résolution ou le leakage est important utilisation de la corrélation Leakage/Énergie dans le back.

Leak

Leak

E

E

3E

a

b

= 1

Modulations en ÉnergieEn : correction en énergie due a l’effet de taille finie de cluster (parabole fonction du point d’impact en mesure avec les strips).

En : correction en énergie due aux effet de taille finie de cluster et de structure fine de l’accordéon.

Correction en fonction de la mesure de dans le middle, mais nécessite une

correction de S-shape évaluée a l’aide des Chambres a fils.

Parametrisation en fonction de des corrections de modulation en et

Résultats Linéarité et Résolution

Mis a part le point a 10 GeV tous les autre mesures sont comprises dans ~0.1%

Si une telle performance est maintenue dans ATLAS les prerequis du point de vue de la linéarité pour la mesure de la masse du W sont remplis.

Terme d’échantillonnage 10%Terme constant local 0.17%

Résultats UniformitéModule P13 Module P15

Résolution

Uniform

ité

0,44%0,44%

0,7-0,9% 0,7-0,9%

Module P13 P15

Terme constant global 0.62% 0.56%Rapport P13/P15 ~ 0.05%

245.6 GeV 245.7 GeV

Survol d’Autres Résultats

- Résolution en position (coordonnée polaire)

E

mrad 6050

- Rejection /0 : ~3.5 pour efficacité 90%

- Résolution en temps : ~100 ps

-Reconstruction des muons~ 6 Uniformément

Résultats compatibles avec les spécifications ATLAS

Conclusions

Analyses essentiellement complètes (Draft de linéarité prêt / Draft uniformité en cours)

- La construction- L’électronique d’acquisition et de calibration- La simulation- La méthode de reconstruction

Définition d’une méthode commune de reconstruction de l’énergie des électron basée sur une simulation complète du dispositif

Concernant la linéarité et uniformité des modules Barrel :

Ces résultats ainsi que ceux des autres analyses Valident dans un contexte de TB “Stand Alone” :