Работа годоскопов и восстановление координат пучковых частиц в сеансе 2005 г.

Введение

Характеристики годоскопов

Для  определения координат падающих на мишень заряженных частиц используются два годоскопа Н1 и Н2, установленные перед поляризованной мишенью на расстоянии 8.7  и 3.2~м, соответственно.

Годоскоп Н1 состоит из двух плоскостей, содержащих по 16 сцинтилляционных счетчиков с размерами 5x5x85 мм3. Годоскоп Н2 состоит из двух плоскостей, содержащих по 12 сцинтилляционных счетчиков с размерами 2x5x40 мм3 (2 мм -- в направлении,  перпендикулярном пучку).

Непосредственно перед сеансом в районе годоскопа H1 был установлен новый годоскоп HN, содержащий две плоскости по 24 счетчика с шагом 2 мм. Отладка работы счетчиков проводилась во время сеанса.

Геометрическая привязка годоскопов

Используемые значения координат годоскопов в программе относительно мишени:
Годоскоп H1 - расстояние от мишени -875 см.
Годоскоп H2 - расстояние от мишени -311 см.
Годоскоп HN - расстояние от мишени -875-45=920 см.

Расстояния для обеих плоскостей считаются одинаковыми.
Новый годоскоп HN находится на расстоянии 20 см от годоскопа H1 (ближе к мишени)

Изменение положения годоскопов


Время
 Изменение
8 ноября 17.10
 Сдвинули новый годоскоп на 1.5 см  к У-70(стр. 24)
10 ноября 11.10
 Сняли Г2 и S3. Назад поставили в 19.45
16 ноября 10.00 Изменена задержка в новом годоскопе (20X)
25 ноября 11.15
 Убирали и ставили на место Г2 и S3. Неправильно поставили?

Восстановление данных с годоскопов

Место восстановления данных в программе

Восстановление годоскопов производится подпрограммой hodoscopes_cspp, которая вызывается из функции check_fixed() для физических событий (тип триггера 3)

Формат данных

Данные находятся в регистрах и разбиты на две части:

Организация гистограммирования

Для каждой плоскости годоскопа подготовлены гистограммы по множественности. Начало гистограммирования определяется параметром      
PARAMETER (ihist_cspp_hodos = 100).
Все гистограммы заполняются как  ihist_cspp_hodos+par*10+i_plane.
Параметр  i_plane  определяет следующие гистограммы:
0 - множественность в каждой плоскости
1-6 восстановление  координат в плоскостях
*   1        все срабатывания во всех событиях
*   2        срабатывания, если плоскость восстановлена
*   3        срабатывания, если можно восстановить пучковую частицу
*   4        координата в отобранных событиях (все детекторы работают нормально)
*            (обнуляется каждый сброс)
*   5        сумма предыдущих гистограмм для каждой генерации (файла)
*            (обнуляется каждый файл)
*   6        Все полезные события (сумма предыдущих гистограмм).

Данная структура используется, если по какой-то причине нужно отбросить целиком весь сброс или даже весь файл. Критерии отбраковки сбросов и/или файлов будут приведены в анализе физической информации. 

Логика восстановления координат

Данные восстанавливаются для всех плоскостей. Число плоскостей задается параметром     
PARAMETER (n_planes = 6).

Характеристики каждой плоскости (число бит, центр, ширина палочки описаны в соответствующем блоке данных).
Для каждой плоскости заполняются статус плоскости (.FALSE. или .TRUE.) и значение координат (если восстановление координат в данной плоскости проведено успешно). Восстановление координат в плоскости считается успешным, если в ней сработала только один счетчик или два соседних счетчика.

Восстановление пучковой частицы производится, если сработали обе  плоскости годоскопа H2 и хотя бы одна из соответствующих плоскостей (горизонтальная или вертикальная) в годоскопах H1 и HN.

Привязка годоскопов

Для вычисления координаты на мишени необходимо привязать между собой годоскопы H1 и HN.

Привязка по направлению
В горизонтальной плоскости координата годоскопов H1 и HN совпадают (см. рисунок), также как совпадают направления всех годоскопов (приведены корреляции между H1-H2 и  H2-H3).

В вертикальной плоскости направление годоскопов H1 и HN противоположно. Также противоположно направление годоскопов H1-H2. Годоскопы H2 и HN направлены по вертикали в одну сторону.

Привязка по координате
Считаем, что старые годоскопы привязаны к оси пучка. Таким образом надо привязать центр нового годоскопа к годоскопу H1. Считаем, что положение пучка в новом годоскопе такое же, как в годоскопе H1. Профили пучка одинаковы, набор событий также  одинаков, поэтому для привязки воспользуемся средним значением для хороших событий. Привязка проводится для данных pol6-minus.


Горизонтальное
 Вертикальное
Среднее значение в H1 (в счетчиках)
 12.77 (см. Рисунок)
 8.884 (см. Рисунок)
Средняя координата в H1 (в см) в системе годоскопа
 -2.133
 0.1918
Средняя координата в H2 (в см) в системе годоскопа
 -0.6894
 -0.1581
Среднее положение пучка в области HN (высчитанное по данным из H1 и H2), в системе эксперимента (в см)
 -2.236
 0.227
Среднее положение пучка в системе координат HNew (в см)
 -1.017
 0.8391
Поправка координаты в Hnew (в см)
 1.2
 0.6
Средняя координата в HN (в счетчиках)
 17.59 (см. Рисунок) 8.304 (см. Рисунок)


Направление годоскопов (восстановление координат в каждом годоскопе)

Система координат для восстановления характеристик частиц следующая:
Подтверждение этому находится в журнале ПРОЗА-2м (т. 5), стр. 24. На приведенных ниже для каждой плоскости годоскопов гистограммах координаты для каждой плоскости указаны в системе координат эксперимента: X1, Y1, X2, Y2, Xnew, Ynew.

Вычисление положения пучка на мишени

Восстановление координат на мишени производится по годоскопам H2 и HN. Если нет данных в соответствующей проекции с годоскопа XN, тогда координата вычисляется по годоскопам H1 и H2. Условия, при котором производится восстановление пучковой частицы изложено выше. 

Так как координаты всех годоскопов приведены в системе координат эксперимента, то координата на мишени вычисляется стандартным образом для X и Y:
target=h2+(h2-h1)*c_dist, где c_dist=(z_target-z_h2)/(z_h2-z_h1).
В результате получились следующие распределения:
xtarg_old.jpg
ytarg_old.jpg
xtarg_new_nocorr.jpg
ytarg_new_nocorr.jpg

Распределения по годоскопам H1 и H2 совпадают с результатами, полученными on-line (координата по X имеет противоположный знак). Значения, полученные для нового годоскопа отличаются, так как при подготовке данного распределения еще не проведена привязка нового годоскопа.

После привязки нового годоскопа распределения пучка на мишени выглядят следующим образом:

xtarg_new_corr.jpg
ytarg_new_corr.jpg

Привязка положения пучка на мишени для нового и старого годоскопов

После привязки нового годоскопа положение пучка на мишени практически совпадает в пределах точности годоскопов, так что никакой дополнительной привязки не производилось.

Исследование эффективности годоскопов

Эффективность годоскопов в каждом спиле определялась двумя способами:
- эффективность каждой плоскости и
- эффективность восстановления координат пучка мишени.

Под эффективностью каждой плоскости понимается отношение числа событий а плоскости с восстановленной координатой (сработал один счетчик или два соседних) к общему числу физических триггеров. Для вычисления эффективности восстановления координат на мишени требовалось, чтобы определялась координата как по вертикали, так и по горизонтали.  При этом в каждой плоскости координата восстанавливалась по годоскопу H2 и другому годоскопу (Hnew или H1, если отсутствовала информация в новом годоскопе). Рассматривались только сбросы с числом событий более 20.

Пример распределения эффективности для pol6_minus приведены на соответствующих гистограммах:

эффективность X1
эффективность Y1
эффективность X2
эффективность Y2
эффективность Xnew
эффективность Ynew
эффективность определения координаты на мишени.

Низкая (по сравнению с другими плоскостями в H1 и H2) эффективность X1 (74%) объясняется тем, что средняя множественность срабатываний в этой плоскости самая высокая (1.71 - см картинку), тогда как в Y2 средняя множественность самая низкая (1.32 - см картинку), а эффективность самая высокая (91%).

Эффективность работы годоскопов для разных наборов данных:


pol1
 pol2
 pol3
 pol4
 pol5
 pol6
 C
 Empty
X1
 0.73
 0.71
 0.77
 0.74
 0.73
 0.74
 0.75
 0.69
Y1
 0.84
 0.82
 0.86
 0.85
 0.84
 0.85
 0.84
 0.81
X2
 0.89
 0.88
 0.90
 0.90
 0.89
 0.90
 0.88
 0.86
Y2
 0.91
 0.89
 0.93
 0.91
 0.91
 0.91
 0.92
 0.91
Xnew
 0.60
 0.60
 0.65
 0.63
 0.62
 0.63
 0.63
 0.52
Ynew
 0.69
 0.64
 0.71
 0.66
 0.63
 0.64
 0.64
 0.63
Target
 0.65
 0.64
 0.71
 0.68
 0.67
 0.68
 0.67
 0.60