Estimação de energia baseada em filtragem casada para um calorímetro operando em condições de empilhamento de sinais
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Data de Publicação: | 2021 |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16996 |
Resumo: | The description and reproduction of physical phenomena are a common challenge in the field of computational modeling. In the context of high-energy calorimetry, the particle energy produced from collisions is absorbed and sampled in the form of a digitized signal. In a high event-rate and luminosity conditions, the signal pile-up effect may arise due to the high occupancy of the detector’s readout channels, causing the distortion of the expected signal. In this context, this work evaluates the performance of the method known as Matched Filter, by applying it in two distinct approaches called Deterministic Matched Filter and Stochastic Matched Filter. These approaches will be compared to the current method applied in the ATLAS Tile Calorimeter (TileCal), known as Optimal Filter. For the efficiency analysis, an computational environment was created to contain simulated data considering different signal pile-up conditions in the TileCal. Furthermore, a hybrid environment was also created, consisting in signals whose amplitudes are previously known and added to different conditions of pile-up noise. For both analysis, different signal-noise ratio conditions were considered. The results show that the Stochastic Matched Filter presented high accuracy in estimating the amplitude, becoming an alternative for the TileCal energy estimation task. |
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In a high event-rate and luminosity conditions, the signal pile-up effect may arise due to the high occupancy of the detector’s readout channels, causing the distortion of the expected signal. In this context, this work evaluates the performance of the method known as Matched Filter, by applying it in two distinct approaches called Deterministic Matched Filter and Stochastic Matched Filter. These approaches will be compared to the current method applied in the ATLAS Tile Calorimeter (TileCal), known as Optimal Filter. For the efficiency analysis, an computational environment was created to contain simulated data considering different signal pile-up conditions in the TileCal. Furthermore, a hybrid environment was also created, consisting in signals whose amplitudes are previously known and added to different conditions of pile-up noise. For both analysis, different signal-noise ratio conditions were considered. The results show that the Stochastic Matched Filter presented high accuracy in estimating the amplitude, becoming an alternative for the TileCal energy estimation task.A descrição e reprodução computacional de fenômenos são um desafio comum na área da Modelagem Computacional. No contexto da calorimetria de altas energias, a energia da partícula proveniente de colisões é absorvida e amostrada em forma de um sinal digitalizado. Em operação de alta taxa de eventos e luminosidade, o empilhamento de sinais pode ocorrer devido à alta ocupação dos canais de leitura do detector, tendo como consequência a distorção do sinal esperado. Neste contexto, este trabalho avalia o desempenho do método conhecido como Filtro Casado, aplicando-o em duas abordagens distintas chamadas de Filtro Casado Determinístico e Filtro Casado Estocástico. Tais abordagens serão comparadas ao método atualmente aplicado no Calorímetro de Telhas TileCal, chamado Filtro Ótimo. Para a análise de eficiência, foi criando um ambiente composto de dados simulados considerando diferentes condições de empilhamento de sinais no TileCal do ATLAS. Além deste ambiente, também foi criado o ambiente hibrido, que consiste em sinais cuja a amplitude é previamente conhecida e então adicionada em diferentes condições de ruídos reais. Para ambos ambientes, diferentes relações sinal-ruído foram consideradas a fim de se entender como cada método se comporta em tais situações. Os resultados mostraram que o Filtro Casado Estocástico se mostrou capaz de estimar a amplitude dos sinais de forma mais precisa se apresentando como uma alternativa para a estimação de energia do TileCal.Submitted by Pâmela CTC/E (pamela.flegr@uerj.br) on 2021-12-09T17:26:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Geovane Pacheco da Rocha - 2021 - Completo PDF.pdf: 54367302 bytes, checksum: 36f80b6a982b582c46db86b57e902f2f (MD5)Made available in DSpace on 2021-12-09T17:26:01Z (GMT). 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