Kurzfassung
Durch inaktive Materie vor dem ZEUS-Uran-Szintillator-Kalorimeter koennen
Reaktionsteilchen (Elektronen, Hadronen) Energie durch Schauerprozesse verlieren.
Die gemessene Kalorimeterenergie soll mit einem Presampler-Detektor,
der die Multiplizitaet von Schauern misst, korrigiert werden.
Der Presampler ist vor dem Vorwaerts- und Rueckwaertskalorimeter des ZEUS-
Detektors montiert und besteht aus 576 einlagigen Plattenszintillatoren (0,5 x
20 x 20 cm3) mit Wellenlaengenschieber- und Lichtleitfaserauslese. Die Fasern
werden mit 16-Kanalphotomultipliern ausgelesen.
Die Kalibration der Presamplerkacheln erfolgt mit Halo-Myonen, kosmischen
Myonen und niederenergetischen Hadronen. Zur Kalibration der Auslesekette ist
ein LASER-LED-Kalibrationssystem installiert. Die Teilchenkalibration ist
waehrend einer HERA-Betriebsperiode auf +/- 5 % stabil.
Die zur Entwicklung des Presamplers am CERN-SPS durchgefuehrten Experimente
untersuchten das Antwortverhalten verschiedener Presamplerprototypen auf 3 bis
100 GeV Elektronen und Pionen, aufgeschauert in 0 bis 4,1 X0 inaktiver Materie.
Untersucht wurde der Einfluss der Menge, Art und Verteilung inaktiver Materie
vor dem Presampler, die Groesse des Rueckstreuanteils im Presamplersignal und
der Einfluss des Winkels eines Schauers auf das Antwortsignal. Zu Teilaspekten
des Antwortverhaltens wurden EGS4- und GEANT- Monte Carlo Simulationen er-
stellt.
Die Antikorrelation zwischen sinkender Kalorimeterenergie und steigender
Presamplerenergiedeposition beim Aufschauern von Teilchen im Detektor kann zur
Korrektur der Kalorimeterenergie genutzt werden. Zur Parametrisierung der
Antikorrelation wurden mit den CERN-Testdaten fuenf Korrekturfunktionen ent-
wickelt.
Die Korrektur erreicht beim CERN-Presamplerprototypen fuer Elektronen +/- 2 %
der Ursprungsenergie und fuer Hadronen +/- 5 %, bei einer weitgehend von Ein-
schussenergie und Materiemenge unabhaengigen Korrekturmethode. Eine wesentliche
Verbesserung der gemessenen Kalorimeterenergieaufloesung ist fuer Einschuss-
energien oberhalb von 10 GeV ist ebenfalls moeglich.
Der Test der Energiekorrektur im ZEUS-Kalorimeter erreichte fuer "kinematic
peak"-Elektronen eine Guete +/- 2 % der Einschussenergie.
Reaction particles emanating from the ZEUS collision zone traverse so-called "dead material", that is, portions of the detector such as structural elements which do not generate a signal, before encountering the calorimeter. Electromagnetic or hadronic showers may be initiated in the dead material and ionization losses of energy to this material will occur. Fluctuations in the energy deposited in the dead material by the shower particles degrade the effective energy resolution of the ZEUS detector. By measuring the multiplicity of the incipient shower with the "Presampler Detector", the fluctuations in energy lost in the material in front of the calorimeter can be partially compensated and the detector resolution partially restored. The Presampler is mounted just in front of the RCAL and FCAL. It consists of 576 plastic scintillator tiles of dimensions 0.5 x 20 x 20 cm3, read out with wave length shifting fibers, which in turn are read out by 16 channel photo- multipliers. The calibration of the Presampler is performed with halo muons, cosmic ray muons and low energy hadrons. Monitoring of the read-out chain is done with a laser and LED-based system. The calibration using particles is stable to +-5% over a few months. Test beam measurements on Presampler prototypes carried out at the CERN SPS have produced results on the response to electrons and pions of 3 GeV to 100 GeV after penetrating from 0 to 4.1 radiation lengths of "dead material". The effects on both the calorimeter and Presampler response of varying the type and distribution of material in front of the Presampler, as well as varying the impact angle of the incident particle were investigated. Simulations were checked against the data. The presampler and calorimeter responses are anti-correlated. This can be used to quantitatively correct the calorimeter response. The test beam data were used to develop correction functions which reconstruct the original particle energy to within 2 % for electrons and 5 % for hadrons. An improvement in the calorimeter energy resolution for particle energies above 10 GeV was also possible. For "kinematic peak" electrons in the ZEUS-Detector a resolution of +/- 2 % was achieved.