検出器試作機の検出効率

4.2 東北大学電子光理学研究センターにおけるビーム試験 43

表4.7 東北大学のビーム試験で得られた検出器試作機の各チャンネルの陽電子信号の波高と電荷量。

試作機A ^波高 [mV] ^電荷量 [e] ^試作機R ^波高 [mV] ^電荷量 [e]

ch11 105.3 ±2.2 20600 ± 500 ch11 82.8± 1.0 22000 ± 300 ch16 90.4 ± 1.3 21500 ± 500 ch16 70.2± 0.9 17700 ± 300 ch21 114.6 ±2.1 27500 ± 700 ch21 75.5± 1.8 19700 ± 500 ch26 99.8 ± 2.8 22400 ± 700 ch26 95.9± 2.7 22100 ± 600

表4.8 東北大学のビーム試験で得られたENCを用いた検出器試作機のS/N^{の評価結果。}

試作機A S/N ^試作機R S/N ch11 23.9 ± 0.6 ch11 21.2 ± 0.3 ch16 25.8 ± 0.7 ch16 21.9 ± 0.3 ch21 24.4 ± 0.7 ch21 20.4 ± 0.5 ch26 23.2 ± 0.7 ch26 21.3 ± 0.6

44 ^第4^{章 ビーム試験} TDCで取得した時間情報から決定した。立ち上がり時間と立ち下がり時間の差であるToT

（Time-over-Threshold）が正であるときにヒットがあるとした。次に、BDC4^{台にヒットの} あったイベントを選択して検出器試作機のクラスター分布を確認した。クラスターはヒット のあった単一ストリップ、又はヒットのあった隣り合うストリップの集団を意味する。陽電 子がストリップに対して斜めに入射した場合やストリップの間に入射した場合には、2^本以上 の隣り合うストリップにヒットがある。マスクしたストリップを挟んでクラスターが存在す る場合は、1つのクラスターとした。図4.17に、各クラスターに含まれるストリップ数を示 す。クラスターに含まれる平均ストリップ数は試作機A^で1.1 strips/cluster^、試作機R^で 1.1 strips/cluster^{であった。また、}2本以上のストリップを含むクラスター数は全体のクラ スター数の、試作機A^で8.3 ^{％、試作機}R^で10.2 ^{％であった。}

channel

0 5 10 15 20 25 30

threshold [fC]

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

A-sensor R-sensor

図4.16 東北大学のビーム試験における検出器試作機の各チャンネルの閾値分布。試作機 A^{（青線）と試作機}R（赤線）の閾値を示す。

トラックの再構築とResidual^分布

BDC4^台の0.5 mm角ファイバー層と自分以外の検出器試作機の5^{つのヒット点を用いて}

トラックを再構築した。BDCのヒット判定は、得られた信号に対して0.2 MIP^{以上とした。}

再構築したトラックのセンサー上でのヒット点をトラックヒット点と呼ぶ。トラックヒット 点とセンサーのヒット点との差をResidual（残差）と定義した。図4.18^にResidual^の定義 の模式図を示す。Residual分布をガウス関数でフィットすることで得られるピークの中心値 がセンサーの位置のずれで、標準偏差が検出器試作機の位置分解能である。図4.19^に検出 器試作機の位置のずれを補正した後の Residual^{分布を示す。 位置分解能は試作機}A ^上で 197.6 ± 3.7 µm^、試作機R^上で184.8± 2.7 µm^である。

4.2 東北大学電子光理学研究センターにおけるビーム試験 45

h_A_strips_per_cluster Entries 17830 Mean 1.097 RMS 0.3539

# strips per cluster

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

number of events

1 10 102

103

104

h_A_strips_per_cluster Entries 17830 Mean 1.097 RMS 0.3539

A-sensor R-sensor

# of strips per cluster Vref: 0mV

図4.17 東北大学のビーム試験における検出器試作機のクラスター分布。

図4.18 Residualの定義。ヒット点とトラックヒット点の距離をResidual^{と定義した。}

h_R_residual

Entries 2692

Mean 0.003031

RMS 0.2058

/ ndf

r2 50.29 / 52

Constant 113.3 ± 2.7 Mean 0.003414 ± 0.003695 Sigma 0.1848 ± 0.0027

Residual [mm]

<1.5 <1 <0.5 0 0.5 1 1.5

number of events

0 20 40 60 80 100 120 140

h_R_residual

Entries 2692

Mean 0.003031

RMS 0.2058

/ ndf

r2 50.29 / 52

Constant 113.3 ± 2.7 Mean 0.003414 ± 0.003695 Sigma 0.1848 ± 0.0027

R-sensor Residual Distribution h_A_residual

Entries 1835

Mean <0.03114

RMS 0.2055

/ ndf

r2 49.86 / 53

Constant 71.88 ± 2.14 Mean <0.02668 ± 0.00482 Sigma 0.1976 ± 0.0037

Residual [mm]

<1.5 <1 <0.5 0 0.5 1 1.5

number of events

0 10 20 30 40 50 60 70 80

h_A_residual

Entries 1835

Mean <0.03114

RMS 0.2055

/ ndf

r2 49.86 / 53

Constant 71.88 ± 2.14 Mean <0.02668 ± 0.00482 Sigma 0.1976 ± 0.0037 A-sensor Residual Distribution

図4.19 東北大学のビーム試験における各検出器試作機のResidual^分布。

46 ^第4^{章 ビーム試験}

検出器試作機を通過したトラック数

再構築したトラックの中で以下の4つの条件を満たすトラック数をカウントした。

1. ^{トラックの}χ²/ndf < 10 ^。

2. トラックがセンサー領域内を通過した。

3. トラックヒット点がセンサーの端から2 ストリップの領域にあるトラックを除外した。

4. ト ラ ッ ク ヒ ッ ト 点 が マ ス ク し た ス ト リ ッ プ と 隣 り 合 う2 ス ト リ ッ プ の 領 域 に あ る ト ラックを除外した。

図4.20^は条件3^と条件 4を示した模式図である。トラックヒット点がセンサーの端やマス クしたストリップ周辺にある場合、不感領域内を通過した陽電子を測定することができない。

そのようなトラックのカウントを防ぐために、センサーの端から2ストリップ、マスクした ストリップと隣り合う2ストリップを通過したトラックを除外した。除外するストリップ数 はクラスターに含まれる平均ストリップ数から2^{本と決定した。以上の}4^{つの条件で除外し} た全ストリップ数は、試作機A^で10^{本、試作機}R^で19^{本であった。}

図4.20 検出器試作機を通過したトラックを選択するための条件3^と条件4^{の模式図。再} 構築したトラックがセンサーの端から2ストリップ以内を通過した場合、陽電子のヒット を検出不可能な場合がある（左）。再構築したトラックがマスクしたストリップを中心に2 ストリップ以内を通過した場合、マスクしたストリップが原因でヒットが検出不可能な場 合がある（右）。

検出器試作機にヒットのあったイベント数

検出器試作機を通過したトラックの中で、ヒット点がトラックヒット点からwindow ^幅以 内にあるイベントを検出器にヒットのあったイベントとした。window^{幅は検出器試作機の} 位置分解能の5^倍である1 mm^{に設定した。図}4.21に、検出器試作機にヒットのあったイベ ントの条件を説明した模式図を示す。