KIP publications

 
year 2019
author(s) Jonas M. Mikhaeil
title Topological Shower Reconstruction in a Highly Granular Calorimeter with Optical Readout
KIP-Nummer HD-KIP 19-80
KIP-Gruppe(n) F11
document type Bachelorarbeit
Keywords detector development
Abstract (de)

Der CALICE AHCAL technologischer Prototyp ist ein hoch granuläres Particle Flow Kalorimeter mit optischer Auslese. Als solches ermöglicht es die Rekonstruktion von topologischer Information von Teilchenschauern. In dieser Arbeit wurde ein Algorithmus, basierend auf der starken Zunahme der gemessenen Energie in den Lagen nach der ersten hadronischen Wechselwirkung, implementiert und optimiert, um den Start eines Teilchenschauers zu extrahieren. Diese Schauervariable ermöglicht die Messung der Pionen Interaktionslänge λπ = 27.94 ± 0.15(stat) ± 0.48(sys) cm des Detektors. Der gemessene Wert stimmt exzellent mit dem Wert λπ = 27.76 cm basierend auf der Materialzusammensetzung des Detektors überein. Da Particle Flow Kalorimeter räumlichen Einschränkungen unterliegen, ist das Austreten von Schauerteilchen aus dem Detektor ein Problem. Topologische Schauerinformationen können genutzt werden, um die Messung zu korrigieren. In dieser Arbeit wurde eine Korrektur des longitudinalen Schaueraustritts auf der Basis des Schauerstarts und des End-Anteils, des Anteils der Schauerenergie in den letzten vier Lagen des Detektors, implementiert. Diese Korrektur verbessert die simulierte Energieauflösung um bis zu 41%. Es wurde eine vorläufige Studie zur Anwendung dieser Korrektur auf Daten durchgeführt, welche eine um 33% verbesserte Energieauflösung zeigte.

Abstract (en)

The CALICE AHCAL engineering prototype is a highly granular particle flow calorimeter with optical readout. As such it offers the possibility to re- construct topological shower information. In this work an algorithm based on the sharp rise in layer-wise measured energy after the first hadronic in- teraction was implemented and optimized to extract the shower start. This high-level shower variable was used to measure the pion interaction length λπ = 27.94 ± 0.15(stat) ± 0.48(sys) cm of the detector. The measured value is in excellent agreement with the value λπ = 27.76 cm obtained from the material composition of the detector. As particle flow calorime- ters are spatially constraint, shower leakage is an issue. Topological shower information can be used to correct this leakage . In this work a correction for longitudinal shower leakage is implemented on the basis of the shower start and the end-fraction, the fraction of the shower energy in the last four layers of the detector. The leakage correction was found to improve the simulated energy resolution by up to 41%. A preliminary study of the application of the implemented leakage correction on data was performed, yielding an energy resolution improved by up to 33%.

bibtex
@mastersthesis{JMBT,
  author   = {Jonas M. Mikhaeil},
  title    = {Topological Shower Reconstruction in a Highly Granular Calorimeter with Optical Readout},
  school   = {Universit\"at Heidelberg},
  year     = {2019},
  type     = {Bachelor Thesis}
}
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