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CALET フライトモデル ミューオン試験結果. 仁井田多絵,鳥居祥二 A ,浅岡陽一 A ,小澤俊介 B , 田村忠久 C ,清水雄輝 D ,赤池陽水 E ,木村寿利, 他 CALET チーム 早大先進理工,早大理工研 A ,早大重点領域研究機構 B , 神奈川大工 C , JAXA/SEUC D ,東大宇宙線研 E. 大気ミューオンによる機能試験. 44.8 cm. Trigger Scin.1. CALET フライトモデルの機能試験 ー 装置コンポネント( CHD, IMC, TASC )の機能確認 ー データ取得システムの動作検証 試験方法 - PowerPoint PPT Presentation
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CALET フライトモデルミューオン試験結果仁井田多絵,鳥居祥二 A ,浅岡陽一 A ,小澤俊介 B ,田村忠久 C ,清水雄輝 D ,赤池陽水 E ,木村寿利,他 CALET チーム早大先進理工,早大理工研 A ,早大重点領域研究機構 B ,神奈川大工 C , JAXA/SEUCD ,東大宇宙線研 E
2014/09/19 JPS2014 年秋期大会@佐賀大
CALET フライトモデルの機能試験 ー 装置コンポネント( CHD, IMC, TASC )の機能確認 ー データ取得システムの動作検証 試験方法 ー 外部トリガー信号により大気ミューオンのデータを取得 ー 検出器上部に配置した装置全面を覆う2枚の シンチレータのコインシデンスによりトリガーを生成 (カウントレート: IMC 試験 約 22.8 Hz 、 TASC 試験 10.2 Hz )
大気ミューオンによる機能試験
2014/09/19 JPS2014 年秋期大会@佐賀大
Trigger Scin.1
Trigger Scin.2
44.8 cm
4.0 cm
5.3 cm
Trigger Scin.1
Trigger Scin.2
32.6 cm
4.0 cm
5.3 cm
TASC
IMC
CHD
2
Data set 試験日 測定時間
組立試験
1. CHD 各層 5/14 各層 ~2.0 h
2. IMC 1-4 層 5/13 3.0 h3. IMC 5-8 層 5/12 1.6 h4. TASC 1-2, 3-4, 5-6 層 (X, Y) 3/20-4/02 各組 ~1.5
h
熱真空試験5. CHD 全層 7/16-7/19 70 h6. TASC 全層 7/16-7/19 70 h7. IMC 全層 ※ 7/20 0.6 h
※ IMC のデータは熱真空試験後に常温で取得
FEC
FEC
外部トリガーシステム • 検出器上部に配置した2枚のシンチレータの出力からトリガー信号を生
成し、 外部トリガーとして検出器に入力
2014/09/19 JPS2014 年秋期大会@佐賀大 3
高電圧分配ボックス
検出器(暗幕付
き)
トリガー用シンチレー
タ
• 厚さ 1cm のシンチレータに、波長変換ファイバー( WLSF )を等間隔で
埋め込み、光電子増倍管( PMT )で読み出し ー シンチレータ: EJ-200 ( ELJEN TECHNOLOGY ) サイズ: IMC 用 44.8 × 44.8 × 1.0 cm TASC 用 32.6 × 32.6 × 1.0 cm ー WLSF : Y11 (200) (クラレ) ー PMT : H6780 (浜松ホトニクス)
トリガーシンチレータの性能確認
2014/09/19 JPS2014 年秋期大会@佐賀大
IMC 用シンチレータ2枚、 TASC 用シンチレータ2枚の各々について、ー 出力の位置依存性( <36 %) を考慮して 最適の波高弁別閾値を設定ー トリガーレートの安定性を確認
写真
光電子増倍管
シンチレータ
ファイバー
ミューオン測定時の出力値分布
Trigger Scin.1Trigger Scin.2
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各コンポネントにおけるミューオン測定例
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Data set 1. CHD 各層 Data set 2. IMC 1-4 層
Data set 7. IMC 全層 ミューオン飛跡検出例( X
層)
Channel Number
Co
un
ts [
AD
U]
layer #5
layer #6
layer #7
layer #8
layer #4
layer #3
layer #2
layer #1出力分布例( X 層 , log
#6 )
出力分布例( Y-1 層 , fiber
#224 )※ イベント選別前
Data set 4. TASC 各層出力分布例( X-1 層 , log
#9 )
シャワーイベント検出例( X層)
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Data set 6. TASC 全層
トリガー効率の検証 • CALET の3種類のトリガーモード
• 各層の信号和の AND でトリガーをかける
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トリガー層 High Energy Shower Trig.
Low EnergyShower Trig. Single Trig.
CHD X 層 - > 0.7 MIP > 0.7 MIP
CHD Y 層 - > 0.7 MIP > 0.7 MIP
IMC-Dynode X1 層 - > 0.7 MIP > 0.7 MIP
IMC-Dynode Y1 層 - > 0.7 MIP > 0.7 MIP
IMC-Dynode X2 層 - > 0.7 MIP > 0.7 MIP
IMC-Dynode Y2 層 - > 0.7 MIP > 0.7 MIP
IMC-Dynode X3 層 - > 0.7 MIP > 0.7 MIP
IMC-Dynode Y3 層 - > 0.7 MIP > 0.7 MIP
IMC-Dynode X4 層 > 7.5 MIP > 2.5 MIP > 0.7 MIP
IMC-Dynode Y4 層 > 7.5 MIP > 2.5 MIP > 0.7 MIP
TASC 1 層目 > 55 MIP > 7.0 MIP > 0.7 MIP
IMC
TASC
CHD
High Energy Shower Trigger : 10 GeV 以上のシャワーイベント検出用 Low Energy Shower Trigger : 1 GeV 以上のシャワーイベント検出用 Single Trigger : シングル通過粒子の検出用(装置較正用)
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トリガー効率の検証 • 外部トリガーで取得した全イベントに対する、 IMC-Dynode のトリガーフラグの割合を検証
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全トリガーイベントフラグの付いたイベントフラグの付いたイベントの割合
→ 内部トリガーの効率は閾値以上でほぼ 100%
Data set 3. IMC-Dynode Y4
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ミューオン飛跡再構成• 各層における発光からミューオンの飛跡を再構成
1. 各層から最大発光点( >0.1MIP )(簡易 MIP 値換算後)を選択。
2. 最大発光点の光量が 0.1MIP 以上の場合は、 その中心座標を飛跡候補点として採用。 最大発光点および隣のファイバーの光量がともに 0.1MIP
以上の場合は、そのエネルギー重心を飛跡候補点とする。
3. 4 層すべてで候補点が見つかったら、直線でフィッティング。
2014/09/19 JPS2014 年秋期大会@佐賀大
> >
飛跡再構成模式図
ミューオン飛跡フィッティング例( Data set 2. IMC1-4 層)
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8
CHDIMC
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ミューオン飛跡再構成
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天頂角分布
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Scin.1 を通過Scin1
Scin2
IMC
Scin.1 と 2 を通過(条件1)条件1かつIMC1-4 層を通過(条件2)条件2かつ全層発光( >0.1MIP )
• 試験データの解析結果では、 ー 飛跡再構成効率( X,Y 各 4 層すべて発光したイベントの割合)は、 52.5 %• シミュレーション※による見積もりでは、 ー 幾何学的に、 2 枚のトリガーシンチレータを通過するイベントのうち、 検出器を上から下まで貫くイベントの割合は、 64.5 %
ー ファイバーの不感領域(クラッド)を考慮すると、そのうち全層( X,Y 各 4 層)発光する イベントの割合は、 93.8 %
→ 現時点で 90%程度の再構成効率を確認し ているが、今後より詳細なシミュレーションと データ解析を実施して正確な評価を行なう
実験データ
※ 大気ミューオンの天頂角分布は cos2θ dSdΩ と仮定
IMC における各シンチファイバーの出力波高値( 1MIP )• 飛跡再構成によるミューオン通過位置情報から、各チャンネルのミュー
オン通過時の出力波高値分布を求め、 Gauss関数でフィッティングして1MIP 値を導出
2014/09/19 JPS2014 年秋期大会@佐賀大
全トリガーイベント飛跡通過イベント
ファイバーの出力値分布例( Data set 2. IMC-layer#X-1, fiber #225 )
1MIP 値の分布(ゲイン補正前)
※ イベント数の多い検出器中央部の1,600本( 200本 ×X,Y 各 4 層)
Prelim
inary
10
Gauss関数によるフィッティング
1MIP: 186.3 count
ファイバー位置精度検証• 飛跡通過位置とファイバー座標とのずれの分布から、 各層の平均的なファイバー位置の誤差を推定
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→ 層ごとの位置推定精度は ±0.3 mm 以内
layer X-1
layer X-2
layer X-3
layer X-4
layer Y-1
layer Y-2
layer Y-3
layer Y-4
横軸 : xtrack – xfiber [mm]縦軸 : Counts
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Peak: -0.021 mm
Peak: 0.16 mm
Peak: -0.26 mm
Peak: 0.12 mm
Peak: 0.023 mm
Peak: 0.10 mm
Peak: -0.27 mm
Peak: 0.14 mm
Prelim
inary
結論 2014/09/19 JPS2014 年秋期大会@佐賀大
CALET フライトモデルの機能試験として、大気ミューオン測定を実施。 ー CHD 、 IMC1-4 層目、 5-8 層目、 TASC について個別に測定。 ー 検出器上部の2枚のトリガーシンチレータのコインシデンスでデータ取得。
内部トリガーのフラグからトリガーシステムの健全性を確認。 ー 閾値以上の出力をもつ全イベントに対して、ほぼ 100% の効率で トリガーシグナルを検出。
各コンポネント毎にデータを取得し、各チャンネルのミューオンシグナルを測定。 ー シグナル波高値は、各センサーのゲインの違いを考慮すると期待通り。
ミューオンの飛跡を再構成し、飛跡の情報から IMC 各ファイバーの座標を導出。 ー 層ごとのファイバーの位置推定誤差は、 ±0.3 mm 以内。
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2014/09/19 JPS2014 年秋期大会@佐賀大
End
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