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TPC 位置分解能の磁場依存性

TPC 位置分解能の磁場依存性. 所属： 農工 大、佐賀 大 A 、 DESY B 、 近大 C 、 広大 VBL D 、 KEK E 、 筑波大 F 、 工学院大 G 、 MPI H 、 MindanaoSU I. 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. Settles H 、 M. Hamann B 、

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TPC 位置分解能の磁場依存性

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Presentation Transcript

  1. 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

  2. Introduction 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］ • 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(σX) ≦150μm • 測定器の性能　 • → 位置分解能(σZ) ≦1mm B = 3～4 (T) : 磁場 n = 200～250 : 測定点の数 L = 155 (cm) : 飛跡の長さ TPCを採用 • TPC中の電離電子は 　　　磁場に絡みつきながらドリフトする • 電子の拡散は 　　　磁場強度とドリフト距離に強く依存する B=0T • 位置分解能の 　　　　　磁場依存性の測定 B=4T

  3. Motivation • TPCのSensor として MWPC, GEM, • Micromegas, が候補として挙げられる それぞれの性能比較を行うために • Prototype TPC を用いた性能評価 同じfield cage, electronics, 解析 　　　　　　　　本講演 MWPC−TPCの磁場依存性の測定 GEM, Micromegas → following talks in detail

  4. MWPC Readout TPC y x z • pad（x , y方向） • 　　　 ＋ • 検出信号の時間情報（z方向） 　 ＝ 3次元の飛跡を構成 E B • 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 ＜　長い距離を電子がドリフトしても 　　　　　　　　　　位置分解能がそれほど悪化しない

  5. B Dependence Measurement • TPCにおける位置分解能の • 　　　　　　　　　磁場依存性をみる • 宇宙線テスト(B=1T, 4T) at DESY 各条件で測定、比較 • ビームテスト(B=1T) at KEK super conducting magnet(JACEE) BMAX=1.2T at KEK super conducting magnet BMAX=5T at DESY

  6. Prototype TPC Field Cage>> TPC 26 cm Readout Pad>> Pad Plane: 10cm x 10cm Pad Size: 2mm x 6 mm, 0.3mm Gap

  7. Conditions Gas: TDR (93% Ar, 5% CH4, 2% CO2) HV:Wire=1250 V Cathode=-6000 V → Velocity=4.5cm/μsec Analysis: DoubleFit (developed at DESY) • DESY Cosmic Data • – 192 readout channels (6 pad rows) • – Magnetic field: 1tesla, 4tesla • KEK Beam Data • – 224 readout channels (7 pad rows) • – Magnetic field: 1 tesla

  8. Analysis of Pad Response Qi/Qtotal 1 Xtrack 0 Xtrack-Xpadi(mm) Xpadi • 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 横軸を　 Xtrack-Xpadi 縦軸を　 Qi/Qtotal としてプロット 飛跡の位置は 各々のpadからの電荷量で計算

  9. Pad Response (1tesla, Cosmic) Z=0cm Z=26cm

  10. Pad Response (4tesla, Cosmic) Z=0cm Z=26cm

  11. Width of Pad Response Cosmic

  12. X Resolution Cosmic

  13. φDistribution (Cosmic) φ wire Pad track << 1tesla 4tesla >>

  14. φdependense(1tesla) : KEK Beam : DESY Cosmic PR width (deg.)

  15. φdependense(Cosmic) << 1tesla PR width PR width 4tesla >> (deg.)

  16. E×B Effect + Angular Wire/Pad Effects φ=0 B Pad wire E B wire track φ=0 φ B=0 B=0 Pad Pad wire wire track track • 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 • 本測定では、Pad１枚 ← wire３本からの電荷が誘起

  17. Z Resolution Z Resolution Cosmic • σZ< 1mm

  18. Summary • Z=0近傍で、4teslaの方が位置分解能が悪くなった • E×B effect により、磁場が高いほど • wire近傍で電荷が分散 • Pad１枚 ← wire３本からの電荷が誘起

  19. Summary • 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 • ドリフト距離が長くなる場合に有効である

  20. φ B ψ:Lorentz Angle wire Pad track 1Pad ← 3Wire

  21. φdependense(1tesla) << KEK Beam PR width PR width Phi (deg.) DESY Cosmic >> (deg.)

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