Detektorentwicklung für Polarimetrie am ILCboehmej/files/DPG08_velte.pdf · 2008-04-17 · Uberblick¨ Polarimetrie am ILC Teststrahlmessungen am SLD-ˇCerenkov-Detektor Zusammenfassung

Uberblick Polarimetrie am ILC Teststrahlmessungen am SLD-Cerenkov-Detektor Zusammenfassung & Ausblick

Detektorentwicklung fur Polarimetrie am ILC

Ulrich Velte

Deutsches Elektronen-Synchrotron

4. Marz 2008

Ulrich Velte, DESY 4. Marz 2008 DPG Freiburg08 1 / 17


Uberblick

1 Polarimetrie am ILC

2 Teststrahlmessungen am SLD-Cerenkov-Detektor

3 Zusammenfassung und Ausblick



ILC – International Linear Collider

e+e−-Beschleuniger√

s = 500 GeV, durchstimmbar

“Prazisionsmaschine“

longitudinal polarisierte Strahlen

Pe− > 80%, (Pe+ > 60%)

δP/P = 0, 25%



Polarimetrie am ILC

+e /e

+

(630 m)zum e /e IP

3m

D1

D4

3m

0 z [m]−30 +30+20+10−10−20

D2

6m

D3

6m

45.6 GeV

250 GeV

30

20

10

0

x [cm]

−10

−20

25 GeV

50 GeV125 GeV

8m

IP

16m16m

Magnetische Schikane CherenkovDetektor

Laser

zirkular polarisierter Laser

; Compton-Streuung polarisationsabhangig

Messung der Asymmetrie an gestreuten Elektronen (Positronen)

konstantes Magnetfeld ; feste Position der Compton-Kante



Gas-Cerenkov-Detektor

+e / e − Strahldunnes Austrittsfenster

150 cm z (cm)

x (cm)

25 c

m Cherenkov

Vakuum−Kammer

Hodoskop

e

10 c

m

15 cm

PM

Cherenkov Photonen

20 identische KanaleDurchmesser: 10 mm

Al−R

ohrc

hen

UV−LED (Kalibration)

Nachweis des Elektronenspektrums in ei-nem Gas-Cerenkov-Detektor:

poliertes Aluminium

Reflektivitat > 90%

Perfluor-n-Butan C4F10 (Freon R610)

θC ≈ 3◦

Ethr ≈ 10MeV



Simulation des Cerenkov-Detektors

Erzeugung der Elektronen mit BDSIM

optische Detektorsimulation mit GEANT 4

e−-Streuung an Materie

Cerenkov-Effekt



Polarimetrie beim SLD-Experimentbislang beste e−-Polarisationsmessung

δP/P = 0.5% nach 3-minutigemMessintervall

ILC → δP/P = 0.5% fur einen bunchtrain



SLD-Cerenkov-Detektor

Propan

horizontale Umlenkung des Lichts

Photomultiplierrohren 185-650 nm



Teststrahlmessungen am SLD-Cerenkov-Detektor




−x

y

z..

NIM−Crate

GateDiskr. Diskr. AND ADC

VME−Bus

Arbiter

PC / Kontrollraum

e / 3GeV

Hochspannung

PC / Teststrahlbereich

x/y−Steuerung

Teststrahlbereich

Kontrollraum

Trigger Verzogerungsleitung



Simulation des SLD-Cerenkov-Detektors

sim_0_5Entries 50000

/ ndf 2χ 714.4 / 717PhElectr 0.000± 6.048 Area 43.6± 873.8 GSigma 0.360± 2.971

Ladung [pC]0 1 2 3 4 50

50

100

150

200

250

300

sim_0_5Entries 50000

/ ndf 2χ 714.4 / 717PhElectr 0.000± 6.048 Area 43.6± 873.8 GSigma 0.360± 2.971

Simulation SLD-Kanal 5sim_0_5

Entries 50000 / ndf 2χ 714.4 / 717

PhElectr 0.000± 6.048 Area 43.6± 873.8 GSigma 0.360± 2.971

3 GeV Elektronen

Gauß-Profil mit σ = 0,5 cm

C4F10

Reflektivitat = 90%

Berucksichtigung der Quanteneffizienz



Geometriebedingtes Ubersprechen

Ladung [pC]0 10 20 30 40 500

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

SLD-Kanal 4

SLD-Kanal 5

SLD-Kanal 6

Strahl zentriert auf Kanal 5

horizontale Ablenkung bedingtsystematisches Ubersprechen zuniedrigeren Kanalnummern

vertikale Ablenkung des ILC-Designvermeidet dies



Ein-Elektronen-Signal

normal5Entries 1000434

/ ndf 2χ 448.3 / 449PhElectr 0.013± 7.082 Area 1± 1.104e+04 GSigma 0.000± 2.489

Ladung [pC]0 10 20 30 40 500

500

1000

1500

2000

2500





SLD Kanal 5

7,1 Photoelektronen (Simulation: 6,0)

Faktor 5 mehr Cerenkov-Photonen(Simulation: Faktor 4,5)

Auswertung aller Kanale; Optimierung der Simulation



Ein-Elektronen-Signal

90deg_h5Entries 1000000

/ ndf 2χ 172.5 / 172

PhElectr 0.05± 35.89

Area 175± 1.103e+05 GSigma 0.00± 14.22

Ladung [pC]0 20 40 60 80 1000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000


/ ndf 2χ 172.5 / 172


Area 175± 1.103e+05 GSigma 0.00± 14.22


/ ndf 2χ 172.5 / 172


Area 175± 1.103e+05 GSigma 0.00± 14.22

SLD Kanal 5, 90grad 90deg_h5Entries 1000000

/ ndf 2χ 172.5 / 172


Area 175± 1.103e+05 GSigma 0.00± 14.22

7,1 Photoelektronen (Simulation: 6,0)

Faktor 5 mehr Cerenkov-Photonen(Simulation: Faktor 4,5)

Auswertung aller Kanale; Optimierung der Simulation



Zusammenfassung & Ausblick

Messung der Strahlpolarisation im ILC durch ein Compton-Polarimeter

Erfahrungen aus der Polarisationsmessung am SLD-Experiment

Optimierung der Simulation durch Teststrahlmessung mit demSLD-Cerenkov-Detektor

; Volle Simulation des ILC-Polarimeters

Nachster Schritt: Bau eines Prototypen mit ILC-Geometrie



SiPM

ch6_lowEntries 3000000

Ladung [pC]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

ch6_lowEntries 3000000

Messung mit SiPM





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