[論文レビュー] Summary of One Year Operation of the EUDET CMOS Pixel Telescope

Ingrid-Maria Gregor|ArXiv.org|Jan 6, 2009

Particle Detector Development and Performance参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、モノリシックアクティブピクセルセンサ（MAPS）を用いた検出器研究開発のためのモジュラーで高分解能のビーム望遠鏡であるEUDET CMOSピクセル望遠鏡の1年間の運用性能を提示する。CERNおよびDESYでのテストビーム測定により、3.0 μmの位置分解能が実証され、7つの研究開発グループが実ビーム条件下でのDUT（テスト対象デバイス）特性評価に成功して使用した。

ABSTRACT

Within the EUDET consortium a high resolution pixel beam telescope is being developed. The telescope consists of up to six planes of monolithic active pixel sensors. A flexible data acquisition environment is available for the telescope and the system is equipped with all the required infrastructure. Since the first installation of a demonstrator telescope in 2007, it has been extensively tested and used by various detector R&D groups. The results of test beam measurements are described here, demonstrating the telescope performance.

研究の動機と目的

• 新しい検出器技術の試験および特性評価を目的とした高分解能でモジュラーなビーム望遠鏡の開発。
• 実験ビーム環境下での正確なトラック再構築を可能にするため、3.0 μm未満の位置分解能を達成すること。
• 多様な検出器研究開発グループが利用可能な柔軟でスケーラブルなデータ取得および解析システムの提供。
• CERNおよびDESYにおける高エネルギー核子および電子ビームを用いた、望遠鏡性能の検証。
• 国際線形加速器（ILC）の検出器研究開発を支援するため、標準化され高性能なテストビームインfraストラクチャを提供すること。

提案手法

• モノリシックアクティブピクセルセンサ（MimoTEL、0.35 μm AMSプロセス）を最大6枚のセンサープレーンで構成する。ピクセルピッチは30×30 μm²。
• VME64xおよびUSB2.0インターフェースを用いたEUDAQに基づくモジュラーDAシステムにより、高速データ転送と柔軟な制御を実現。
• EUDRB（EUDETデータリダクションボード）はオンラインでのデータ処理とリダクションを実行し、VME64xおよびUSB2.0 I/Oをサポート。
• トリガロジックユニット（TLU）はイベントタイムスタンプの生成および4つのシンチレーション器の一致／非一致論理処理を担当。
• C++で記述されたEUDAQソフトウェアフレームワークは、プロダータスクと中央データコレクタ間のソケットベース通信を用いる。
• オフライン再構築には、MarlinベースのプロセッサーセットであるEUTelescopeを用い、グリッドコンピューティングおよびモジュラー解析を可能にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モジュラーで高分解能のピクセル望遠鏡は、実際のテストビーム条件下で3.0 μmの位置分解能を達成できるか？
• RQ2 EUDAQデータ取得システムは、多様な検出器研究開発環境においてリアルタイムでのデータ収集および監視を効果的に支援できるか？
• RQ3 望遠鏡の性能は、正確なトラック再構築およびDUT（テスト対象デバイス）分解能研究をどの程度支援できるか？
• RQ4 この望遠鏡インfraストラクチャは、複数の独立した研究開発グループが柔軟に利用できるように適合可能か？
• RQ5 高レートビーム環境下において、このデモンストレータ望遠鏡の長期的な運用安定性および信頼性はいかがなものか？

主な発見

• CERNのSPS核子ビームでのトラック再構築における残差を用いて、3.0 μmの位置分解能が確認された。
• 中央のセンサー（DUTとして使用）の残差分布の幅は、3.0 μmセンサーの期待される分解能と整合的であった。
• DESYでの3および6 GeV電子ビームを用いたテストビーム結果は、無限エネルギーに外挿された結果においても3.0 μm分解能性能を確認した。
• 7つの独立した検出器研究開発グループが、分解能研究に望遠鏡を成功裏に使用し、その性能に満足していると報告した。
• EUDAQおよびEUTelescopeソフトウェアフレームワークにより、複数のプラットフォームで信頼性が高くスケーラブルなデータ取得およびオフライン解析が可能になった。
• DAシステムのハードウェアおよびソフトウェアのモジュラー設計により、最終望遠鏡システムへの容易な統合、試験、および将来的なアップグレードが可能となった。