Gernot A. WeberInstitut für Physik

Johannes Gutenberg-Universität MainzDPG-Jahrestagung Berlin 2005

Freitag, 4. März 2005

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Einsatz desLevel-1-Kalorimeter-TriggerJet/Energiesummen-Moduls

bei ATLAS Teststrahlmessungenam CERN

Gernot A. WeberInstitut für Physik - Universität Mainz

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Inhalt

• Level 1 Kalorimeter Trigger/JEM

• Motivation für Messungen

• Teststrahlaufbau

• Datenverarbeitung

• Ergebnisse

• Zusammenfassung

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Level-1-Kalorimeter-Trigger• Level-1-Trigger:

Filtern von interessanten Ereignissendadurch Datenratenreduktion von 40MHz (Paketabstand: 25ns)

auf 75kHz (≈100Hz Aufzeichnungsrate)vollständig in Hardware implementiertverschiedene Module

Level-1-Kalorimeter-Trigger:• eine Komponente des Triggers:

Jet/Energiesummen-Prozessor (JEP)• 32 Jet/Energiesummen-Module (JEM)• 2 Funktionen:

Finden von JetsBilden von Energiesummen

DAQ

RODs To DAQ

0.2 x 0.2

e,,,hadClusters

(CP)

0.1 x 0.1

Pre-Processor(PPr)Analogue

tower sums0.1 x 0.1(~7200)(>300 Gbyte/s)

RoIRODs To L2

To CTP

To CTP

Jet / ET

(JEP)

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Motivation des Teststrahls

• Test aller Komponenten des Detektors/TriggersystemsInnerer Detektor Datennahme-System (DAQ)Tile/LAr-Kalorimeter Level-1 Trigger Muon-Spektrometer High-Level-Trigger (HLT)

Offline Rekonstruktion

• für Mainz: JEM Tests unter realen Bedingungen

• echte Kalorimeterdaten• Runs mit Teilchenpaketen in Abständen von 25ns

• Sammeln von Erfahrungen für Integration und Inbetriebnahme

Lassen sich Ereignisse vom Kalorimeter zuverlässig triggern?

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Aufbau: ein vollständiger Sektor von

ATLAS

CERN-Teststrahl2004 in der North Area am CERN (H8): +,p,e+ (u.a. 180/350GeV)

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Teststrahlaufbau

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Level1-Kalorimeter-Trigger

Aufbau im Teststrahl ATLAS

1 Pre-Prozessor 8*14 Pre-Prozessoren

1 Jet/Energiesummen Modul 2*16 Jet/Energiesummen Module

1 Cluster Prozessor Modul 4*14 Cluster Prozessor Module

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Kontrollraum

RODs

Receiver Boards

CPM

JEM

PPr

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Datenverarbeitung

• pulse-shaping• Abtasten der analogen

Signale 5 Zeit-Scheiben

frühe Trennung der Signalwege von analogen und digitalisierten Datengetrennte VerstärkerstufenÜberprüfen der Korrelation

• Trigger-Tower x=0,2x0,2

LAr-Kalorimeter

• Nachbilden des Jet-Algorithmus:Fenstergröße 2x2 Jet-Elementesuche lokales Maximum

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Energiedeposition in Kalorimetern

• Proton-Run (25ns) mit 350GeV• Summation über x = 0,2x0,2Größe Jet-Element

• Position des benutzten Fensters:durch simulierten Jet-Trigger ausgewählt

EM-Kalorimeter

# E

vent

s

ET / ADC Counts

# E

vent

s (EM,HAD) derKalorimeter

ET / ADC Counts

HAD-Kalorimeter

# E

vent

s

ET / ADC Counts

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Energie im Jet-Trigger

• gleiche Information aus Jet-Trigger

Sättigung des JEM

Jet-TriggerEM

# E

vent

s

ET / ADC Counts

# E

vent

s Jet-Trigger-(EM,HAD)

ET / ADC Counts

Jet-TriggerHAD

# E

vent

s

ET / ADC Counts

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Korrelation mit analogen Energien

• Zuordnung zwischen analogen Daten und JEM (defekte Kanäle, unterschiedliche Geometrie-zuweisungen etc.)Transformation

von und • Sättigung des JEMs• Vergleiche analoge mit digitalen

Energien • lineare Abhängigkeit für had • lineare Abhängigkeit für em ? K

alor

imet

eren

ergi

e/A

DC

cou

nts

JEM-ET/ADC counts

JEM-ET/ADC counts

Kal

orim

eter

ener

gie/

AD

C c

ount

s EM

HAD

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JEM Trigger-Effizienz

• Proton-Run (25ns) mit 350GeV

• Jet-Trigger: Jets > 170 ADC

counts• nur digitalisierte

Energien

funktioniert perfekt für eine Schwelle

ET / ADC counts

Effi

zie

nz

Trigger-Effizienz =#(getriggerte Events)

#(Events im Jet-Element)

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Energiesummen-Trigger

• Vergleiche der transversalen

Energiesumme (JEM) mit

digitalisierten Eingangsdaten

Zellenem,Zellenhad

• gute Korrelation

Abweichungen beruhen

auf Gleitskala

6Bit: Werte

+ 2Bit: Wertebereich (Ehad+Eem) / ADC counts

ET /

AD

C c

oun

ts

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Zusammenfassung

• Meilenstein 2004: Test des Level-1-Kalorimeter-Trigger und insbesondere des JEM erfolgreich. Erstes und einziges Mal:

• Funktionstest aller Komponenten Teststrahl mit 40MHz-Strahlstruktur

• Stabile Kommunikation zwischen Modulen • Integration des Level-1-Trigger in ATLAS • Triggern von Ereignissen im Teststrahl

Labortests (S. Rieke) + Teststrahlergebnisse zeigen: JEM-Design ausgereift erfüllt alle ATLAS-Trigger Voraussetzungen

• Ziel: voll funktionsfähiges System vor LHC Betrieb 2007