政治液氩时间投影室(TPC)探测器提供带电粒子成像能力和非凡的空间分辨率。精确的事件重建过程是至关重要的,为了充分利用这种技术的潜力。在本文中,我们提出一个新的、一般方法的三维重建政治TPC实际应用到跟踪重建。方法的效率评估的样本模拟的踪迹。我们现在也停止的应用程序的方法分析粒子追踪期间收集的伊卡洛斯T600 cng中微子束检测器操作。
一个bstract>的守护神TPC检测器的想法,提出在1977年由鲁比亚(
gydF4y2B一个工作原理的守护神TPC探测器实现在伊卡洛斯T600如图
伊卡洛斯T600读出原理示意图;4显示了tpc之一:(a) 3 d视图与标记<我t一个lic>
μ我t一个lic>跟踪和电离电子e<年代up>−年代up>在电场漂移<我nline-formula>
目标函数<我nline-formula>
gydF4y2Ba图
适合优化图。内循环包含任务节点和合适的片段(<我t一个lic>
投影我t一个lic>步骤)和节点的优化3 d位置。新节点中引入合适的外循环,直到<我nline-formula>
的2 d预测跟踪<我nline-formula>
gydF4y2B一个算法的内循环包括两个步骤:投影和优化。在投影步骤中,2 d分配给适合段或节点。这是通过找到一段/节点2 d预测与2 d的最小距离,如图
示意图的轨道<我nline-formula>
在优化步骤的节点位置更新最小化目标函数(
加权平均值的平方距离适合投影到二维分配给击中<我t一个lic>
k我t一个lic>th节点和部分连接到该节点,在所有线飞机:
在哪里<我nline-formula>
的平均平方距离适合3 d顶点创建独立于跟踪重建算法:
在哪里<我nline-formula>
约束的角度<我nline-formula>
在哪里<我nline-formula>
gydF4y2Ba节点位置优化步骤是完成的最小化<我nline-formula>
gydF4y2Ba算法的停止条件,节点的最大数量<我nline-formula>
gydF4y2B一个最后,3 d位置对应于2 d点击率计算:
如果达到分配给适合段:热门投影投影的配合部门,<我nline-formula>
如果分配给合适的节点:热门3 d位置只是节点位置。
合适的优化从两个节点与一个线段。最初的3 d位置应该大致对应于前两个节点的结束点。我们假设在个人线的观点不是命令,点击对应的确切匹配实际的跟踪结束点是不可能的。初始节点位置计算如下:一条直线拟合线内的打飞机使用线性回归;两个外层预测的拟合线是2 d结束点;端点从两个线飞机由最小配对漂移时差获得3 d节点位置。(这粗糙的近似三维位置可能脱落的实际探测器体积。在这种情况下我们只是限制位置最近的一个在探测器获得的。)目标函数的最小化<我nline-formula>
相应的信号之间的时间差异观察飞机连续线的结合线之间的电子漂移时间的延误飞机和电子产品。不准确的估计整体延迟可能会导致强烈的系统性影响的预计精度的重建。伊卡洛斯的延迟值T600数据已经调整经验,通过重建跟踪使用两线飞机和最小化之间的距离符合第三线投影和跟踪打飞机(图
子轨道(数据,天然气<我nline-formula>
长跟踪,飞机几乎平行的线,是用于调优因为它们之间的时间延迟的变化最敏感的飞机。
年代ec><年代ec id="sec2.2.3">电离的顺序<我nline-formula>
算法性能评估的样本模拟停止质子和μ介子,两种不同的跟踪属性:中低能量质子产生相对连续跟踪的特点是高电离而μ介子可比范围更分散,给信号的幅值要低得多。粒子在守护神运输使用丙烯酰胺仿真包(
gydF4y2Ba提出了测试的重建是孤立的,没有添加顶点信息。简单的拓扑模拟跟踪允许显示该方法的基本性质。粒子的测试包括重建初始方向的基础上,与模拟初始动量向量,空间重建基于MC细胞沿着轨道位置,和量热重建粒子的动能。两个例子来说明算法的属性显示。
gydF4y2Ba该方法的重建结果的结果相比以前开发的算法。以前的方法是基于独立重建两个二维预测的轨道,中国人民解放军的应用程序(
gydF4y2Ba影响在引言部分指出,如伪二维匹配和量化的3 d位置<我t一个lic>
XZ我t一个lic>平面,也可见重建的轨道几乎平行<我t一个lic>
XZ我t一个lic>飞机,因为它的例子在图所示
仿真和重建一个质子跟踪:(a)收集线视图;(b) Induction2线视图;(c)和(d),分别<我t一个lic> YZ我t一个lic>和<我t一个lic> XZ我t一个lic>视图的MC细胞(橙色点)和轨道重构:使用匹配的二维预测漂移时间(蓝色曲线)和使用3 d优化适合2 d预测曲线(绿色)。
模拟的衰变链<我nline-formula>
自重建取决于跟踪定位对读出电线我们存在一个效率评价角度的函数<我nline-formula>
米C细胞的情况下与所有的距离符合以下5毫米被视为正确重建轨道。的比例正确重建跟踪的函数<我nline-formula>
部分重建的质子和μ介子跟踪最大MC细胞距离重建跟踪5毫米以下的函数的初始轨道方向对收集和Induction2飞机的正常连接:(a)的比较新的3 d方法与基于2 d达到匹配的方法,使用收集和Induction2飞机只有质子追踪重构;(b)μ介子和质子与新3 d重建方法使用集合和Induction2飞机;(c)μ介子和质子与新3 d重建方法使用集合,Induction2, Induction1飞机。
该方法的重建效率的恶化,看到<我nline-formula>
gydF4y2B一个从Induction1平面(图添加信息
重建的粒子初始方向进行跟踪的样品固定初始动能<我nline-formula>
gydF4y2Ba这个角<我nline-formula>
分布的角度<我nline-formula>
μ介子轨道的初始方向的估计(数字
gydF4y2B一个与最初的事件<我nline-formula>
跟踪样品的量热重建在以前的测试中使用。沿着轨道的指控是修正的复合效应根据给定的程序部分
量热重建:(a)质子,原价<我nline-formula>
在提交测试我们假设粒子并不确定;否则它将允许分化的校正因子<我nline-formula>
gydF4y2B一个能量重建低振幅的轨道,给最低电离μ介子,受到电子噪声影响达到电荷和位置重建。这将导致更大的错误的复合校正和能量重建μ介子比质子追踪的追踪。能源重建误差分布不对称的子图
gydF4y2B一个能源重建比较结果跟踪获得的新方法与获得的匹配方法,使用示例的质子与初始轨道<我nline-formula>
新的重建过程应用于阻止粒子的轨迹和cng梁从收集的数据中选择。复合效应的校正是根据应用程序中描述的部分
gydF4y2B一个主一直注意低能质子因为他们相对容易被手动扫描:他们是高度电离,而不是腐烂的粒子。295年总选择视觉跟踪,按照下列标准:
没有可见的衰变产物;
电离增加跑道尽头;
集合视图中点击不重叠与其他追踪和级联;
追踪至少有5支安打集合视图。
上述条件选择主要是阻止质子,质子的一小部分交互inelastically在低能量下生产中性或检测不到带电辅助。示例包含还μ介子的一小部分和π介子吸收在休息的时候。k中介子不大可能满足选择标准。k中介子追踪的分数可能会误判为阻止粒子,没有可见的次级粒子,根据0.3%的丙烯酰胺模拟选择标准应用数据跟踪。
gydF4y2Ba跟踪选定的样本的自动重建的序列<我nline-formula>
(a)所选样本的数据跟踪确认为质子或<我t一个lic>
μ我t一个lic>/<我t一个lic>
π我t一个lic>跟踪;(b)的平均值<我nline-formula>
除了描述数据分析,我们展示的例子中确定一个k中介子衰变的一个cng事件,如图
腐烂的k中介子候选人中观察到的例子cng数据(<我nline-formula>
由于k中介子和μ介子衰变静止,可以识别它们的依赖<我nline-formula>
三维重建的新方法守护神TPC探测器提出并应用于重建数据跟踪收集的伊卡洛斯T600探测器。该想法的主要优势是充分利用所有可用的信息。重建的对象是建立在三维空间中同时匹配数据的二维投影,使用一组特定对象的限制,例如,曲率和距离跟踪重建三维顶点。与通常的方法前相关工作守护神TPC,麻烦匹配2 d点的漂移时间不再需要。此外,在应用程序的情况下跟踪重建:
2 d支安打将重建3 d轨迹不限制线的过境点<我t一个lic> XZ我t一个lic>飞机和允许精确hit-by-hit电荷沉积的分析;
失踪的部分轨道线的飞机是适当考虑;
方法比打击更有效匹配方法重建的轨道平行钢丝的飞机。
的效率提出了跟踪的模拟样本重建方法演示了停止质子和μ介子的踪迹。我们还提出了应用程序的结果数据,如<我nline-formula>
gydF4y2B一个在本文中,我们集中在跑道上重建;然而投影、距离和约束操作符(
伊卡洛斯协作承认的基本贡献INFN实验的建设和运营。尤其是作者感谢LNGS实验室连续支持实验。波兰团体承认科学和高等教育部的支持在波兰,包括项目637 / / 2011/0。最后他们感谢欧洲核子研究中心,尤其是cng员工,成功操作的中微子束。
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