phenix muon arm trigger upgrade (iii) ミューオントラッカーの性能改善

PHENIX muon arm trigger upgrade (III) ミューオントラッカーの性能改善 理研中川格

For the PHENIX Muon Trigger Upgrade Collaboration

カソードリードアウトチェンバー

3

MuTr Cross Talk

HV (1800 V)

1 MWAnode wire

1 MW

100 pF ....

Cathode strips (96 strip)

~0.1 pF/strip

Rise time of anode signal ~ 10 nsec

Removed to reduce HV trips

アノード読み出し

100mV

3V

Serious Issue for Big Pulse

Pointed out by Tsutomu Mibe@KEK

4

ADC

MIP

MIP

ストリップ毎の ADC分布　

Strip

Gap 1Stereo

Gap 2Stereo

Gap 3Stereo

Gap 1NonStereo

Gap 2NonStereo

Gap 3NonStereo

5

放置できない理由

x2 (Run 11?) x5 (design)

Current set up

Recap (1/10? cross talk)

Luminosity

Rate

per

strip

(kHz

)

Run 9, 500 GeV data

10ms 100kHz でパイルアップ！

6

解決策HV (1800 V)

1 MWAnode wire

100 pF ....

Cathode strips (96 strip)

~0.1 pF/strip

Rise time of anode signal ~ 10 nsec

Cathode impedance = 1/wC Z(cathode) = 1/(100 M Hz/ 2 pi * 0.1 pF) = 6 kW @10 nsec

Z(bypass) = 6 W << Z(cathode)

R<<1M W1 MW

terminator

7

テストベンチセットアップ90Sr 線源

Anode wire

Strip

#22

Terminator 有り／無し

8

Terminator 有り／無しの比較

22

27

17

Trigger

Terminator 無しStrip#

22

27

17

Terminator 有り Terminator 有り

Trigger

Terminator 無し

Terminator 有り／無しの比較

Terminator 無し

Terminator 有り

ストリップ番号

平均AD

C

[cha

nnel

]導電ゴムタイプ

9

半田の残りかす＋絶縁コーティング

アノードワイヤーへ

既存の基板に新たに回路を追加する苦悩

インストールの際の制約

理研 : 今津義光 ( ポスドク）立教大学：渡邊健太郎 (M1)

シンプルな構造、容易な取り付け

スペース : ~2.5cmチャンネル数： 10000ch 以上

クリップタイプ terminator の開発

半田の残りかす信越ゴム社： EC-BM300 (2.5Wcm)

熱中性子対策• Big Pulse の原因

• 熱中性子の吸収

熱中性子 photon

吸収材 Borated Poly 2.5cm Pb 1cm + Fe 1cm

Attenuation ~10-2 ~5x10-2

€

11B + n→7Li* +α7Li*→7 Li + γ (478keV )

€

A + n(thermal) → (A +1) + γ(≤ 8MeV )

478keV

B 25mm Pb 1cm MuTr

25meV neutron

(e,g)

Fe 1cm

まとめ• W ボゾン測定のために PHENIX ミューオン検出器群の性能向上を進める。• MuTr のクロストーク問題は、アノードの電荷を追加回路によりグラウンドに誘導することで 1/10 程度に改善。• 熱中性子の吸収材の設置も進行中。

Backup Slides

16

DAQ による測定ADC>1000ch 以上の事象

ADC>1000 以上の大きなパルスを観測したとき、周辺のストリップには逆電価のシグナルが観測される。

…,13,14 31,32,……21,22,23…

90Sr 線源

ストリップ番号

ストリップ番号

ストリップ番号AD

C [c

hann

el]

ADC

[cha

nnel

]

Anode wireを共有していないAnode wireを共有していない

線源直下のストリップ

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Low energy neutrons• Low energies• Fluctuation before

SWX needs investigation

• Suppression of very low energies might depend on input neutrons

behind SWX207HD5

before SWX207HD5

18

The full muon arm again• Only 1/20 of all PYTHIA

events• Only MuTr St1• Y-scale is from old macro• Only neutrons from

upstream of St1

Neutrons in St1 Current setup SS310 absorber +SWX207HD5 Only SWX207