Calibration of the muon barrel chambers for the EMMA experiment

Abstract

The topic of this thesis was position calibration of muon barrel chambers used in the EMMA experiment. A detector ergo plank consist of seven chambers, and there were six uncalibrated detectors. The planks were set in a calibration stack, where there were four reference planks and six uncalibrated planks. Every chamber was divided into channels, and for every chamber, there was a specific position in the chamber. The position for each channel was ascertained by using manually calibrated reference planks and atmospheric muons. The calibration table was created for every chamber to obtain corresponding position for every channel in the chamber. The data collection was being done for approximately a month. There were 42 chambers in total to be calibrated, and it was possible to be created the calibration tables for 31 of them. The failed calibration originated from low statistic, probably due to broken chambers. There were some troublesome planks in the calibration stack, which have been through several calibrations. The experimental uncertainty was approximated by residual histograms. The residual histograms were done for reference planks, and for uncalibrated planks. When comparing the peak width and mean of these histograms, an information about the quality of the calibration was obtained.

Tutkimuksessa paikkakalibroitiin EMMA-kokeessa käytettäviä ajautumiskammioita. Yksi ilmaisin eli plankki koostui seitsemästä kammiosta, ja kalibroitavia ilmaisimia oli yhteensä kuusi. Plankit oli sijoitettu telineeseen, jossa oli neljä referenssiplankkia ja kuusi kalibroimatonta plankkia. Jokainen kammio oli jaettu kanaviin, ja jokaista kanavaa vastasi tietty paikka kammiossa. Kanavaa vastaava paikka pystyttiin selvittämään hyö- dyntäen manuaalisesti kalibroituja referenssiplankkeja sekä ilmakehän myoneja. Kalibraatiotaulukko luotiin jokaiselle kammiolle siten, että siitä saatiin tiettyä kanavaa vastaava paikka. Dataa kerättiin noin kuukausi. Kammioita oli yhteensä 42 ja niistä onnistuttiin tekemään kalibraatiotaulukko 31:lle. Epäonnistuneet kalibraatiot johtuivat heikosta statistiikasta, joka johtui toimimattomista kammioista. Kyseisessä kalibraatioasetelmassa oli joitakin ongelmallisia plankkeja, jotka olivat jo käyneet monia kalibraatioita läpi. Epätarkkuutta arvioitiin residuaali-histogrammilla. Residuaali-histogrammi tehtiin sekä referenssiplankeille että kalibroitaville plankeille. Vertaamalla näiden residuaalihistogrammin piikin leveyttä sekä keskikohdan paikkaa, saatiin tieto kalibraation onnistumisesta