KIP-Veröffentlichungen

Die Präzisionssynchronisierung des Level-1-Kalorimeter-Triggers des ATLAS-Detektors
ist eine Grundvoraussetzung für die zuverlässige Identikation der korrekten Strahlkreuzung
eines LHC-Kollisionsereignisses und für die geforderte Messgenauigkeit der im Kalorimeter
deponierten Energie. Zu diesem Zweck ermöglicht es der PHOS4-Chip in der
Hardware des Level-1-Triggersystems, den Digitalisierungspunkt von Kalorimetersignalen
in Schritten von 1 ns über einen Bereich von 25 ns zu verschieben.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde eine Methode zur Synchronisierung der Kalorimeter-
Triggersignale entwickelt, an Kalibrationspulsen der Kalorimeter systematisch getestet
und auf Daten aus Proton-Proton-Kollisionen am LHC angewandt. Die Anpassung einer
Kombination aus einer Gauß- und einer Landaufunktion bzw. aus zwei Landaufunktionen
an digitalisierte Kalorimetersignale wurde separat für die verschiedenen Kalorimeterbereiche
optimiert. Die entwickelte Prozedur ermöglicht eine sehr stabile Kalibration
und eine Bestimmung des idealen Digitalisierungspunktes für Kollisionspulse mit einer
systematischen Genauigkeit von ±1 ns und einer statistischen Streuung von ±2 ns. Eine
Präzisionssynchronisierung von über 90% der Level-1-Trigger-Tower wurde im Juli 2010
mit Kollisionsdaten durchgeführt. Infolgedessen konnten die zeitlichen Versetzungen der
Level-1-Kalorimetersignale untereinander bis auf eine verbleibende statistische Streuung
von ±1 ns in weiten Teilen des Kalorimeter angeglichen werden. Die Synchronisierung
der Signale und die damit verbundene Energiemessung durch den Level-1-Trigger wurde
daher im Rahmen der intrinsischen Genauigkeit der Methode optimiert.

The Fine Timing of the Level-1 Calorimeter Trigger of the ATLAS experiment is a prerequisite
for a reliable bunch crossing identication of LHC collision events and for a
precision measurement of the deposited energy in the calorimeter. For this purpose, the
PHOS4 chip implemented in the Level-1 trigger hardware allows to shift the digitisation
point of calorimeter signals by amounts of 1 ns over a range of 25 ns.
This thesis presents a method for synchronising calorimeter trigger signals with a high
accuracy. The method was systematically tested on calibration pulses and applied to data
from proton-proton interactions at the LHC. The tting of an analytical composition of a
Gaussian and a Landau function or two Landau functions to digitised calorimeter pulses
was optimised separately for the different calorimeter divisions. The developed procedure
enables a very stable calibration and a determination of the ideal digitisation point for
collision pulses with a systematic accuracy of ±1 ns and a statistical spread of ±2 ns. A
Fine Timing of more than 90% of the Level-1 trigger towers was achieved using collision
data in July 2010. Consequently, the time shifts between Level-1 calorimeter signals
were equalised with a remaining statistical timing spread of ±1 ns over large parts of the
calorimeter. The timing calibration of calorimeter signals and the associated energy measurement
by the Level-1 trigger was thus optimised within the intrinsic precision of the
devised t method.