Isa Heinze, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2013 :

"Entwicklung eines Hough Transformation Track Finders für Zeitprojektionskammern"


"Development of a Hough Transformation Track Finder for Time Projection Chambers"



Schlagwörter: track data analysis, time projection chamber, tracks, hough transformation
PACS : 07.05.Kf, 29.40.6x, 29.40.Cs,29.85.Fj
Volltext

Summary

Kurzfassung

Der International Linear Collider (ILC) ist ein geplantes Teilchenphysikexperiment. Eines der beiden Detektorkonzepte ist das International Large Detector (ILD) Konzept für welches eine Zeitprojektionskammer als Hauptspurdetektor vorgesehen ist. Im ILD wird das Particle Flow Konzept verfolgt, was zu besonderen Anforderungen an den Detektor führt. Insbesondere ist für das Spursystem eine sehr gute Impulsauflösung nötig.

Verschiedene Prototypen wurden gebaut um zu zeigen, das es möglich ist eine Zeitprojektionskammer zu bauen, die die Anforderungen für eine Kammer im ILD erfüllt. Einer der Prototypen ist der Large Prototype mit dem Auslesetechnologien getestet werden, die derzeit entwickelt werden. Parallel dazu wird Rekonstruktionssoftware entwickelt mit der die gemessenen Daten rekonstruiert werden können.

In dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Spurfindealgorithmus, basierend auf der Hough Transformation, beschrieben. Es kann sowohl gekrümmte Spuren (mit Magnetfeld) als auch gerade Spuren (ohne Magnetfeld) finden. Dieses Paket wurde in erster Linie für Large Prototype Teststrahldaten geschrieben. Es wurde aber auch auf einer Monte Carlo Simulation von Spuren in der ILD Zeitprojektionskammer getested.

Desweiteren wird die Analyse von Teststrahldaten in Hinblick auf die erreichtbare Einzelpunktauflösung präsentiert. Die Daten wurden mit dem Large Prototype und einem Auslesemodul mit Gas Elektron Multiplier Verstärkung genommen. Für die Rekonstruktion dieser Daten wurde das oben erwähnte Softwarepacket verwendet. Die Einzelpunktauflösung steht direkt in Verbindung mit der Impulsauflösung des Detektors. Daher ist eine gute Punktauflösung notwendig um eine gute Impulsauflösung zu erzielen.

Titel

Kurzfassung

Summary

The International Linear Collider (ILC) is a planned particle physics experiment. One of the two detector concepts is the International Large Detector (ILD) concept for which a time projection chamber is foreseen as the main tracking device. In the ILD the particle flow concept is followed which leads to special requirements for the detector. Especially for the tracking system a very good momentum resolution is required.

Several prototypes were build to prove that it is possible to build a TPC which fulfills the requirements for a TPC in the ILD. One is the Large Prototype with which different readout technologies currently under development are tested. In parallel reconstruction software is developed for the reconstruction of Large Prototype data.

In this thesis the development of a track finding algorithm based on the Hough transformation is described. It can find curved tracks (with magnetic field) as well as straight tracks (without magnetic field). This package was mainly developed for Large Prototype testbeam data but was also tested on Monte Carlo simulation of tracks in the ILD TPC.

Furthermore the analysis of testbeam data regarding the single point resolution is presented. The data were taken with the Large Prototype and a readout module with GEM (gas electron multiplier) amplification. For the reconstruction of these data the software package mentioned above was used. The single point resolution is directly related to the momentum resolution of the detector, thus a good single point resolution is needed to achieve a good momentum resolution.