the very forward region of the ilc detectors
play

TheVeryForwardRegionofthe ILCDetectors Ch.Grah FCALCollaboration - PowerPoint PPT Presentation

TheVeryForwardRegionofthe ILCDetectors Ch.Grah FCALCollaboration LectureSeriesofJAI,Oxford Thursday 15/11/2007 Contents TheFCALCollaboration ForwardCalorimetry Overview


  1. The�Very�Forward�Region�of�the� ILC�Detectors Ch.�Grah FCAL�Collaboration Lecture�Series�of�JAI,�Oxford Thursday 15/11/2007

  2. Contents � The�FCAL�Collaboration � Forward�Calorimetry Overview – ��������������������������� � Beamdiagnostics using�BeamCal�and�GamCal � R&D�of�the�FCAL�Collaboration:� – ���������� – ��������������� � Summary 15/11/2007 ����������������������� 2

  3. ������ �������!������� ������ �������!������� "#�$����������%����"&����������' � ������ �%����������(����� � �)�*��+��������%�������������������������,��-�� � ����-��+���.����������!��*/��� Supported�by: � ���0 � EUROTeV,� � $����������%�.�������(��������( ���,��-�� � 1�����$���������.�������������������!�� � EUDET,� � ��!�������������� ��2�2����������2������3���� � NoRHDIA � .����������������%�(������� ��)�(��4���- � INTAS � ������)��������*��+�������������� � DOE � ���� +�+�*��+������ � ISF � University�of�Colorado,�Boulder � Fital � �$.� �$���5��%�.������ ������������������ � Yale�University,�New�Haven � ���/��������������� ����������%����*��+������ http:// www7zeuthen.desy.de/ILC/fcal / 15/11/2007 ����������������������� 3

  4. The�International�Linear�Collider ~30km Parameters: 500�GeV (1�TeV upgrade�possible) 2�x�10 6#� cm 78 sec 7" electron�polarization�~80�% positron�polarization�~30�%�(60�%) beam�sizes:� σ 9 ≈ 600nm,� σ �� ≈ 6nm, σ : =�300 � m 15/11/2007 ����������������������� 4

  5. Design�of�the�Forward�Region GamCal ~185m BeamCal LumiCal ILC�RDR 15/11/2007 ����������������������� 5

  6. Tasks�of�the�Forward�Region ECal and�Very�Forward�Tracker�acceptance�region. •Precise�measurement�of�the� integrated�luminosity�( � L/L�~�10 7# ) •Provide�27photon�veto d a r m 0 •Provide�27photon�veto 5 1 ~ •Serve�the�beamdiagnostics using�beamstrahlung�pairs d a r m 0 4 ~ 5mrad •Serve�the�beamdiagnostics using�beamstrahlung�photons IP ����������'� High�precision,�high�occupancy,�high�radiation�dose,�fast�read7out! 15/11/2007 ����������������������� 6

  7. Forward�Region�(LDC) BPM�for�FONT BeamCal Si7pixel Space�for�cables QD0 LumiCal Vacuum�Pump Space�for� Graphite� electronics/connectors Shielding�Tube cooling 15/11/2007 ����������������������� 7

  8. Forward�Region�Overview LDC SID � The�FCAL�Collaboration� develops�the�Very�Forward� R Inner R Outer Z Pos R Inner R Outer Z Pos Detectors:� LumiCal,�BeamCal�and� mm mm mm mm mm mm GamCal. LumiCal 80 350 2270 60 200 1800 BeamCal 20 165 3550 16 110 3000 � Due�to�the�small�bunch�size� GamCal 7 7 ~185m 7 7 ~185m σ x ~650nm,� σ y ~5.7�nm�and� the�high�bunch�charge,�� N�x�10 10 /bunch,� beamstrahlung�becomes� important�at�the�ILC. LDC�20mrad � The�geometry�has�to�be� carefully�optimized�to� minimize�background�due�to� the�beamstrahlung�pairs. 15/11/2007 ����������������������� 8

  9. The�LumiCal Precise�Measurement�of�the�ILC‘s luminosity 15/11/2007 ����������������������� 9

  10. Precise�Measurement�of�the�Luminosity� � Required�precision�is: � L/L���~�10 7#� (GigaZ 10 ; /year) � L/L���<��10 76 (e < e 7 � W < W 7 10 = /year) � L/L���<��10 76 (e < e 7 � q < q 7 10 = /year) BeamCal LumiCal � Bhabha�scattering�ee7>ee( γ )�is�the�gauge�process: – ���������!����+���������������-���������/�������������>?���>�.@ σ – )�����������������������������>?�. ���!�� A�"@ θ 6 – B����-���������������������/�������C��('�"& 76 D'�������������������������� ��������������������������������������AE�"& 7# 5 15/11/2007 ����������������������� 10

  11. Physics�Background�and�Beam7Beam�Effect 27photon rejection BHSE 27photon�events�are�the�main�background. � We�determined�an�efficient�set�of�cuts�to� � reduce�the�background�to�the�level�of�10 7# . The�Bhabha�Suppression�Effect�(BHSE)�is�due� � to�the�EM�deflection�and�energy�loss�by� beamstrahlung�of�the�Bhabhas.�Correction� needs�precise�knowledge�of�beam�parameters. C.Rimbault et�al.�JINST�2:O9001.2007 15/11/2007 ����������������������� 11

  12. LumiCal�Design Si/W�sandwich�calorimeter,� 2�half�barrels,�30740 layers laser�position�monitoring�system Single�detector�layer 48�azimuthal�sectors, each�sector�subdivided�into�radial� pads�of�about�1�mrad Each�layer�consists�of� 3.5mm�tungsten�absorber, 300 � m�silicon�sensor�and�readout. 15/11/2007 ����������������������� 12

  13. Requirements�on�the�Mechanical�Precision MC�simulations�of�LumiCal:� Derive�requirements�on�design,�segmentation,�mechanical�precision� and�impact�of�different�magnetic�field/crossing�angles. � L/L 1.0�10 7# inner�radius 4.2�Om radial�offset 640�Om distance 300�Om 15/11/2007 ����������������������� 13

  14. LumiCal:�Systematics Headon,�14,20�mrad X7angle�outgoing�beam 14�mrad X7angle�detector�axis 20�mrad X7angle�detector�axis� Recommendation:� place�LumiCal�around�outgoing� beam�and�tilt�it�accordingly. 15/11/2007 ����������������������� 14

  15. Laser�Alignment�System Two�laser�beams�allow�to�measure displacements�in�xyz. 0,8 Background cut=15 σ x� =�0.5� � m 0,6 Background cut=25 Background cut=50 σ z� =�1.5� � m Background cut= 90 0,4 0,2 0 σ x [µm] -0,2 Temperature�stability�is�an�issue. -0,4 Observed�changes�of�about�1 � m/K. -0,6 -0,8 Integration�study�for�the�LAS�started. -1 -1,2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 x displacement [µm] 15/11/2007 ����������������������� 15

  16. The�BeamCal Particle�Veto�at�Lowest�Polar�Angles 15/11/2007 ����������������������� 16

  17. BeamCal�Design � Compact�em calorimeter�with�sandwich� structure: � 30�layers�of�1�X 0 o3.5mm�W�and�0.3mm�sensor BeamCal � Angular�coverage�from�~5mrad�to�~45�mrad � Moliére radius�R M ≈ 1cm LumiCal � Segmentation�between�0.5�and�0.8�x�R M W�absorber�layers Radiation�hard�sensors with�thin�readout�planes BeamCal Space�for�readout�electronics 15/11/2007 ����������������������� 17

  18. BeamCal�Challenges � BeamCal�will�extend the�sensitive�region to�lowest�polar�angles. � Challenge: Detect�single�high� energetic�particle on�top�of�a� background�of�10 4 low� energetic�e + e 7 pairs. Physics�signal:� � BeamCal�serves�also�as� e.g.�SUSY�smuon production part�of�the�beam� diagnostics�system,� providing�a� Background�signal:� ‘beamstrahlung�pair’ 27photon�event,�may�fake information�to�the� the�upper�signal�if�the�electron feedback�system. is�not�detected. 15/11/2007 ����������������������� 18

Download Presentation
Download Policy: The content available on the website is offered to you 'AS IS' for your personal information and use only. It cannot be commercialized, licensed, or distributed on other websites without prior consent from the author. To download a presentation, simply click this link. If you encounter any difficulties during the download process, it's possible that the publisher has removed the file from their server.

Recommend


More recommend