Titelaufnahme

Titel
Global alignment of the CMS Tracker / Edmund Erich Widl
VerfasserWidl, Edmund Erich
Begutachter / BegutachterinFrühwirth, Rudolf ; Fabjan, Christian
Erschienen2008
UmfangXII, 113 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2008
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)CERN / CMS Experiment / Spurdetektor / geometrische Korrekturen / Kalman Filter
Schlagwörter (EN)CERN / CMS Experiment / Tracker / track-based alignment / Kalman filter
Schlagwörter (GND)CMS-Detektor / Messfehler / Korrektur / Teilchenspur / Kalman-Filter / Algorithmus
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-26327 Persistent Identifier (URN)
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Global alignment of the CMS Tracker [10.38 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Arbeit wurde am Institut für Hochenergiephysik (HEPHY) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen der CMS Kollaboration ausgeführt. Eine Hauptkomponente des CMS Experiments, eines von zwei Vielzweck-Experimenten am Large Hadron Collider (LHC) des CERN (Genf, Schweiz), ist der so genannte Tracker (von engl. Track, Spur). Dieses Gerät, entwickelt zur Vermessung der Flugbahn von geladenen Teilchen, besteht aus etwa 16.000 planaren ortsauflösenden Siliziumsensoren und ist somit das bei weitem größte Exemplar seiner Art. Systematische Messfehler, hervorgerufen durch unvermeidliche Ungenauigkeiten bei der Konstruktion, verringern die Messgenauigkeit allerdings drastisch. Die daher notwendigen geometrischen Korrekturen des experimentellen Versuchsaufbaus - das so genannte Alignment - sollten mit einer Genauigkeit unterhalb der Auflösung der Einzelsensoren bekannt sein. Zu diesem Zweck müssen mit Hilfe spezieller Algorithmen bereits rekonstruierte Teilchenspuren analysiert werden.

Der Kalman Alignment Algorithmus (KAA) ist eine neuartige Methode, diese geometrischen Korrekturen auch für derart große Systeme wie den CMS Tracker zu berechnen. Die vorliegende Arbeit stellt einen Querschnitt über die gesamte bisherige Entwicklung dar, angefangen vom zugrunde liegenden Konzept, über die Implementierung bis hin zur konkreten Anwendung in Simulationsstudien sowie der Verarbeitung echter experimenteller Daten. Zudem wird eine neuartige Methode zur Ausnutzung kinematischer Zwangsbedingungen von Zwei-Körper-Zerfällen vorgestellt, welche generell die Präzision von Alignment-Algorithmen verbessern kann.

Zusammenfassung (Englisch)

The work at hand has been carried out at the Institute of High Energy Physics (HEPHY) of the Austrian Academy of Sciences within the framework of the CMS Collaboration. One of the main components of the CMS experiment, one of two multi-purpose experiments at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN (Geneva, Switzerland), is the so called Tracker.

This device, designed to measure the flight paths of charged particles (hence the name), is composed of approximately 16,000 planar silicon detector modules, which makes it the biggest of its kind. However, systematical measurement errors, caused by unavoidable inaccuracies in the construction phase, reduce the precision of the measurements drastically. The consequently required geometrical corrections of the experimental setup - the so called alignment - should be known with an accuracy better than the resolution of the detector modules. To this goal, special algorithms are utilized to analyze recorded particle tracks.

The Kalman Alignment Algorithm (KAA) is a novel approach to extract a set of alignment constants even for a system as big as the CMS Tracker.

The work at hand gives an overview on the entire development, starting with the underlying concept, to the implementation and the concrete application in simulation studies and the processing of real experimental data. In addition, a novel method for utilizing kinematical constraints of two-body decays is presented, which can be used to improve the precision of alignment algorithms in general.