Performance study for the photon measurements of the upgraded LHCf calorimeters with Gd$_2$SiO$_5$ (GSO) scintillators - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue JINST Année : 2017

Performance study for the photon measurements of the upgraded LHCf calorimeters with Gd$_2$SiO$_5$ (GSO) scintillators

Y. Makino
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A. Tiberio
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O. Adriani
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E. Berti
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L. Bonechi
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M. Bongi
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Z. Caccia
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R. d'Alessandro
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M. del Prete
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S. Detti
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Y. Itow
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T. Iwata
K. Kasahara
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K. Masuda
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E. Matsubayashi
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H. Menjo
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G. Mitsuka
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Y. Muraki
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P. Papini
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S. Ricciarini
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T. Sako
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N. Sakurai
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T. Suzuki
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T. Tamura
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S. Torii
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A. Tricomi
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W.C. Turner
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M. Ueno
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Q.D. Zhou
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Résumé

The Large Hadron Collider forward (LHCf) experiment was motivated to understand the hadronic interaction processes relevant to cosmic-ray air shower development. We have developed radiation-hard detectors with the use of Gd$_2$SiO$_5$ (GSO) scintillators for proton-proton $\sqrt{s} = 13$ TeV collisions. Calibration of such detectors for photon measurement has been completed at the CERN SPS T2-H4 line in 2015 using electron beams of 100–250 GeV and muon beams of 150–250 GeV. After the channel-by-channel absolute energy calibration, the energy resolution of the calorimeters is confirmed to be better than 3% for electrons with energy above 100 GeV. The position dependence of the energy scale of the calorimeters was reduced to the level of 1% after the corrections for scintillator nonuniformity and the shower leakage effect. The position resolution of the new shower imaging detector, a GSO-bar hodoscope interleaved in the calorimeter, was 100 $\mu$m for 200 GeV electrons. The experimental results are well explained by Monte Carlo simulations. We have confirmed that the new detectors meet the requirement of the LHCf experiment at $\sqrt{s} = 13$ TeV.
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Dates et versions

hal-01554418 , version 1 (03-07-2017)

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Citer

Y. Makino, A. Tiberio, O. Adriani, E. Berti, L. Bonechi, et al.. Performance study for the photon measurements of the upgraded LHCf calorimeters with Gd$_2$SiO$_5$ (GSO) scintillators. JINST, 2017, 12 (03), pp.P03023. ⟨10.1088/1748-0221/12/03/P03023⟩. ⟨hal-01554418⟩
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