Scintillator と Gas Cherenkov と Lead Glass のデータ解析

T538 実験の run#250 - #603 に対して S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2, GCC1, GCC2, PbGlのデータを用いて、1. 各検出器の slewing correction2. TOF による粒子識別3. Gas Cherenkov による電子の識別4. PbGl による電子の識別を行なった。

2003 年 8 月 29 日 ( 金 ) 織田 勧

Pedestal の決定1. Pulser run (#337, #363, #382, #392, #434, #435, #469, #512 - #518, #554, #555, #577,

#603) のときの ADC のデータから ADC 各 ch の pedestal の値 (mean) を求めた。

2. 各 run(#250 - #603) の GCC1, GCC2 の ADC のpedestal の値 (mean, RMS) を求めた。

3. 1. で求めた Pulser run のときの GCC と他の検出器の pedestal の差と、 2. で求めた GCC の pedestal より、各 run (#250 - #603) での各検出器の pedestal の値を内挿すること (#338-#602) と、平均を用いること (#250-#336) で決定した。

Run group の決定Run ごとに解析すると大変なので、 1. 運動量 (±2.0, ±1.5, ±1.0, ±0.5, ±0.3 GeV/c)

2. electron-trigger の有無 3. S2 前の鉛の有無 4. define(S2) の有無 5. 各検出器の pedestal 6. Scintillator (S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2) の gainの 6 つの条件により、同じもしくはほとんど変化のない run は 1 つのrun group にまとめ、以後は run group ごとに解析

した。 330 runs → 93 run groups

Scintillation 検出器 (S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2) 解析に用いる事象の決定1. Scintillation light ではなく、 Cherenkov light であると考え

られるものを除外するために、 ADC の下限値を run groupごとに S1-1, S1-2, S2, S3-1, S3-2 に対して目で見て決定した。

2. S3-1, S3-2 の ADC は ADC の値が最大値 (4095ch) に近くなると正しく取れていないので ADC の上限値を S3-1, S3-2 に対して一律に 3820ch と決定した。

3. ・ S1-1,S1-2,S3-1,S3-2 の ADC が 1. で決めた下限より大きく、

・ S3-1,S3-2 の ADC が 2. で決めた上限より小さく、 ・ S1-1, S1-2, S3-1, S3-2 のいずれの TDC にも値が正し

く入っている (TDC≠-1)事象を解析することにした (S1-S3 event) 。

S1, S3 の slewing correction

)2,1 ,3,1(

][ 4096

][ 136][

2

1

2,1

1331

ji

ch

nschTDCt

PedestalADC

atT

TTT

jSijSi

j jSijSi

jSijSiSi

SSSS

S1-S3 event のうちで、同一の粒子であると考えられる事象に対して、 S1-S3 間の TOF が ADC の値に依存しないように run group ごとにslewing correction を行なった。

1. 補正係数 aSi-j に適当な値を入れ、現れたピークのうちで最も大きいものを選び、 Gaussian で fit して、 ±2σ 以内の事象に注目する。

2. 注目している事象の 4 つの Scinti.の ADC を 0ch から 4095ch の間で、 32 等分して、それぞれの ADC の範囲内での TOF の平均と全体の TOF の平均との差の 2 乗の和を Fとする。

3. Fが最小になるように aSi-j を動かして、最適な aSi-j を決定した。

4. 以下では補正後の TS1 、 TS3 を用いた。

jSim

ji

SSSSjSim

SSSS

N

n

SS

jSim

SSjSim

N

n

SSSS

NTT

aaaaF

TN

T

TN

T

jSim

,

2

2,13,1

3131,

23132111

1

31

,

31,

1

3131

),,,(

1

1

,

S2 の slewing correction1. S1-S3 event のうちで、 S2 の AD

C が設定した下限値より大きい事象を使って、 S1-S3 間のときと同じように、 S2 の slewing correction を run group ごとに行なった。

2. 補正係数 aS2に適当な値を入れ、TOFS1-S2 、 TOFS2-S3 のピークを Gaussian で fit して、それぞれ、中心から ±2σ 以内の事象に注目する。

3. 注目している事象の S2 の ADCを 0ch から 1023 ch の間で、 32等分して、それぞれの ADC の範囲内での TOF の平均と全体の TOF の平均との差の 2 乗の和を Fとする。

4. Fが最小になるように aS2を動かして、最適な aS2を決定した。

22

222

1221

SS

SSS

SSSS

PedestalADC

atT

TTT

32

1

3223232

32

1

2122121

2

)(

n

SSn

SSSSn

m

SSm

SSSSmS

NTT

NTTaF

TOF(S1-S3 間 ) による粒子識別

運動量 e μ π K p d t-2.0 GeV/c ○ ○

-1.5 GeV/c ○ ○

-1.0 GeV/c ○ ○

-0.5 GeV/c ○ ○

-0.3 GeV/c ○ ○ ○

+0.3 GeV/c ○ ○ ○

+0.5 GeV/c ○ ○ ○

+1.0 GeV/c ○ ○ ○ ○

+1.5 GeV/c ○ ○ ○ ○ ○

+2.0 GeV/c ○ ○ ○ ○ ○

ZS1 = 131.5 mm, ZS2 = 3193.5 mm, ZS3 = 6041.0 mm であるので、e, μ, π, K, p, d, t の TOF(S1-S3間 )を計算し、補正済の測定値と比較した。○が確認できた粒子で、複数の粒子にまたがっているのは TOFで分離できなかったことを意味する。GCCが鳴った事象 (GCC-e event:後述 )とそうでない事象に分けた後に、粒子数

の多いピークについて Gaussianで fitしてmeanと σを求めた。

+1.5 GeV/c

Gas Cherenkov 検出器による電子識別1. ±0.3 GeV/c と ±0.5 GeV/c の全ての run group と、 -2.0 GeV/c と -1.0 G

eV/c の e-trig. run 　と、 +1.0 GeV/c の一部 (#313-#316) に対して、S1-S3 event であって、 GCC1 と GCC2 の両方ともADCGCCi>meanped.GCCi+2×RMSped.GCCi.である事象を選んだ。

2. S1-GCC1 間、 S1-GCC2 間の TOFS1-GCCiをとって、 Scinti. の時と同様に、ピークの TOFS1-GCCi が ADC の値によらないように slewing correction aGCC1, aGCC2 の値を run group ごとに決めた。

3. 残りの run group に対しては、 2. で求めた aGCC1, aGCC2 それぞれを加重平均した値を用いた。

4. Run group ごとに、 Slewing correction 後の TOFS1-GCCiのピークを Gaussian で fit して、 GCC1 では中心値から ±1.2 ns( ～ 4σ) 以内に入った事象を GCC1-e event とし、 GCC2 では中心値から ±1.5 ns( ～ 4σ) 以内に入った事象を GCC2-e event とし、 GCC1-e event でありかつ GCC2-e event であるのを Gas Cherenkov 検出器によって電子であると識別された事象 (GCC-e event) とした。

5. GCC-e event について、 TOFS1-S3 のピークを Gaussian で fit して、中心値から ±3.5σ 以内に入っているものを TOF-GCC-e event とした。

GCCiGCCi

GCCiGCCiGCCi

SGCCiGCCiS

PedestalADC

atT

TTT

1

1

64

1

211)(

mm

GCCiSGCCiSmGCCi NTTaF

Lead Glass 検出器による電子識別1. PbGl の ADC>pedestal かつ TDC≠-1 である事象であり、かつ TOF と

GCC で電子と識別された (TOF-GCC-e event) 事象を選んだ。2. ADC を Gaussian で fit して、中心値から ±3.5σ 以内にある事象のみ

残した。3. S3-PbGl 間の TOFS3-PbGl が PbGl の ADC の値によらないように、 slew

ing correction の係数 aPbGl を目で見て決定した。

4. 補正後の TOFS3-PbGl を Gaussian で fit して、中心値から ±3.5σ 以内にある事象のみを残し、これを TOF-GCC-PbGl-e event とした。

5. TOF-GCC-e event であるという条件を外し、 ・ S3-S1 event

・ PbGl の ADC>pedestal

・ 2 で決めた条件 : PbGl の ADC がピークの中心値から ±3.5σ 以内・ 3 で決めた条件 : S3-PbGl 間の TOF がピークの中心値から ±3.5σ以内の 4 条件を満たす事象を PbGl-e event とした。

GCC と PbGl の電子の検出効率1. TOF-GCC-PbGl-e event の S1-S3 間の TOF を Gaussian で fit し、

得られた中心値から ±3.5σ 以内に入っている事象を TOF-e eventとした。

2. PbGl の検出効率としてεPbGl = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC-e event

を計算する。

3. GCC の検出効率としては、εGCC1 = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC2-PbGl-e eventεGCC2 = #TOF-GCC-PbGl-e event / #TOF-GCC1-PbGl-e even

を計算する。

4. TOF によって電子を識別できる低い運動量 (±0.3 GeV/c) では、εGCCi = #TOF-GCCi-e event / #TOF-e eventεPbGl = #TOF-PbGl-e event / #TOF-e eventを計算する。

2. & 3. 黒 Pb× e-trig.× 赤　 Pb○ e-trig.× 青 Pb○ e-trig.×4. 緑　 Pb× e-trig.×

PbGl -z direction (run #250 - #433 ) PbGl +x direction (run #436 - run #602)

Momentum # of e εGCC1 εGCC2 εPbGl # of e εGCC1 εGCC2 εPbGl

-2.0 GeV/c 1139 0.782 0.790 0.874 3759 0.971 0.982 0.887

-1.0 GeV/c 12332 0.979 0.990 0.871

792

9179

176

0.974

0.989

0.605

0.977

0.995

0.664

0.942

0.863

0.903

-0.5 GeV/c 334 1.000 0.991 0.936

-0.3 GeV/c 790

1218

0.996

0.990

0.988

0.983

0.666

0.659

+0.3 GeV/c 2847

3348

0.985

0.981

0.991

0.986

0.870

0.873

4854

5945

0.987

0.985

0.988

0.986

0.840

0.837

+0.5 GeV/c 9451 0.981 0.983 0.942 2786 0.981 0.982 0.900

+1.0 GeV/c 689

176

0.916

0.458

0.908

0.469

0.969

0.907

151 0.932 0.938 0.950

+1.5 GeV/c 99 0.925 0.952 0.917

+2.0 GeV/c 386 0.877 0.906 0.854 336

197

118

0.789

0.990

0.392

0.834

0.975

0.439

0.884

0.860

0.874

GCC と PbGl の電子の検出効率