Метод on-line реконструкции треков в мюонном годоскопе

А. А. КОВЫЛЯЕВА

Научный руководитель – В. В. ШУТЕНКО, вед. инж.-программист, к. ф.-м. н.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

МЕТОД ON-LINE РЕКОНСТРУКЦИИ
ТРЕКОВ В МЮОННОМ ГОДОСКОПЕ

Основные используемые методы реконструкции треков мюонов (метод гистограммирования и метод проецирования) не подходят для реконструкции высокоинтенсивного потока событий (выше 1000 событий в секунду) детекторами с относительно малым количеством координатных плоскостей и стрипов. Рассматривается новый метод on-line реконструкции треков, основанный на поиске комбинаций сработавших стрипов, лежащих на прямых линиях.

В настоящее время основными методами реконструкции треков мюонными годоскопами являются методы гистограммирования и проецирования [1]. Метод гистограммирования осуществляет поиск треков в проекции методом поворота осей координат и подсчета количества плоскостей, к которым относятся попавшие в заданный отрезок точки. Метод проецирования ориентирован на реконструкцию параллельных треков групп частиц, но может быть использован и при реконструкции простых треков. Указанные методы не подходят для реконструкции высокоинтенсивного потока событий (выше 1000 событий в секунду) детекторами с относительно малым количеством координатных плоскостей и стрипов. Метод проецирования недостаточно быстр, метод гистограммирования, несмотря на свою быстроту, реконструирует на 10% событий меньше по сравнению с методом проецирования.

Разработанный метод on-line реконструкции трека основан на поиске комбинаций сработавших стрипов, лежащих на прямых линиях, т. н. алгоритм поиска «прямолинейного» участка по координатам сработавших стрипов (рис. 1). В качестве критерия нахождения сработавшего стрипа на ожидаемом прямолинейном участке используется ширина допустимой области попадания точки в область прямой w = k·d, где d - ширина стрипа плюс расстояние между двумя стрипами, k – «кратность» допустимой области. Поиск начинается с верхней сработавшей плоскости в рассматриваемой комбинации плоскостей. Берётся координата первой точки 1_4 и соединяется прямой линией с первой точкой на соседней плоскости 1_3. Затем проводится прямая от точки 1_3 к точке следующей плоскости 1_2. Для проверки прямолинейности используется разница Δx = x - x0 между координатой x середины очередного проверяемого сработавшего стрипа и координатой x0 пересечения пробного трека с серединой проверяемой плоскости (см. рис. 2): x0 = x1+(x1-x2)(y0-y1)/(y1-y2), где x1, y1, x2, y2 – координаты точек пробной прямой, x0, y0 – координаты точки пересечения пробной прямой с проверяемой плоскостью.

Рис. 1 – Алгоритм поиска прямолинейного участка.

Рис. 2 – К проверке прямолинейности.

Если значение |Δx| > w, то берётся следующая точка на этой же плоскости 2 (рис. 1), в примере это точка 2_2, но, так как просмотр точек в плоскости идёт в сторону увеличения x, а очередное значение Δx положительно и уже больше w, то перебор возвращается к плоскости 3 и строится пробная прямая от точки 1_4 уже к следующей точке 2_3. И далее опять проводиться перебор точек на плоскости 2 до тех пор, пока |Δx| не станет меньше или равным w. В примере это прямая линия между точками 2_3 и 2_2. При получении очередной пробной прямой начинается просмотр точек на следующей плоскости 1. Перебор точек плоскости 1 показывает, что точка 2_1 удовлетворяет критериям. Таким образом, находится первый прямолинейный участок: 1_4 → 2_3 → 2_2 → 2_1. Для этого участка запоминается среднее значение Δx, |Δx|, номера точек и количество плоскостей. Аналогично проводится поиск других прямолинейных участков. Среди всех найденных участков выбирается тот, у которого оказалось большее число плоскостей и наименьшее среднее значение |Δx| и/или Δx. По координатам точек этого участка с помощью линейной аппроксимации определяются параметры трека.

Список литературы

1. . Система сбора и обработки данных экспериментального комплекса НЕВОД-ДЕКОР // Диссертация: МИФИ, 2007.