大亚湾反应堆中微子实验离线软件

Report
大亚湾反应堆中微子实验
离线软件
何苗
中国科学院高能物理研究所
2010-04-19
为什么需要离线软件
• 探测器模拟



在探测器的建设阶段,模拟数据对探测器的材料、尺寸、结构等
的选取和设计起到重要的指导作用;
在离线刻度及重建软件的开发阶段,模拟数据可以用于软件调试
、算法研究、参数优化等;
在正式取数之前,可以利用模拟数据发展物理分析方法。
• 刻度及重建

根据探测器记录的原始信息,计算得到粒子在探测器中的沉积能
量、顶点等信息,提供给物理分析使用。
• 软件框架





算法管理
事例循环
数据交换
输入输出
提供各种服务
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大亚湾离线软件
• NuWa(女娲):Neutrino at Daya Wan
– 软件框架:Gaudi
– 探测器模拟:Geant4
– 数据库:MySql
– 编程语言:C++, python
– 操作系统:SLC, Mac OS
– 软件配置管理:cmt
– 软件版本管理:svn
– 其它外部库:CLHEP, ROOT, XML …
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离线软件安装及发布
• 软件安装工具dybinst
– 自动下载并安装以下软件包
软件发布历程
• CMT
• 外部库(例如AIDA, CLHEP,
ROOT, Geant4……)
• LHC projects: gaudi, lcgcmt,
lhcb
• dybgaudi(NuWa)
– 只需一行命令
• dybinst <version> all
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代码浏览
http://dayabay.ihep.ac.cn/websvn
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离线软件内容
•
•
•
•
•
•
•
软件框架
模拟
刻度
重建
数据库
在线数据处理流程
物理分析方法
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软件框架
Gaudi Object Diagram
Converter
Converter
Converter
Application
Manager
Execution cycle
(TES)
Message
Service
Event Data
Service
Transient
Event Store
Persistency
Service
Data
Files
Detec. Data
Service
Transient
Detector
Store
Persistency
Service
Data
Files
Histogram
Service
Transient
Histogram
Store
Persistency
Service
Data
Files
Algorithm1
JobOptions
Service
Other
Services
Algorithm2
Algorithm3
…
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事例模型及数据流程
RawData
PerReadout
Event
PerCalibRea
doutEvent
CalibAlg
PerRecEvent
ReconAlg
CalibReado
utEvent
Readout
Event
Data model in TES
Data model in ROOT
Algorithm
Convertor
ElecEvent
SimReadout
Event
RecEvent
SimEvent
DetSim
GenEvent
SimTrig
Event
PerSim
Readout
Event
PerSimTrig
Event
PerElec
Event
PerSim
Event
PerGen
Event
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模拟
• 开发历史
G4dyb
(2006.1.)
• 探测器描述
– 采用xml文件
Geant4 Interface for Gaudi Applications (GiGa)
反中微子探测器(AD)
NuWa
(2008)
远点反符合探测器
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• 相互作用模型
– 添加淬灭效应
– 修正中子俘获过程
• 光学模拟
– 使用Geant4的光学模拟,定义了契伦科夫过程、闪烁光过程、光
子吸收、光子重发射、光子瑞利散射和光子的边界过程。
– 模拟参数根据实验测得
• 数字化
– 模拟电子学响应
– 触发及读出模拟:一个物理事例可能引起多次触发,每次触发对
应一次读出,即一个Readout(或称为子事例)
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• 模拟样本混合
– 分别产生不同的样本,在Readout级别按时间混合
readout
IBD
(Inverse Beta Decay,
即反中微子事例)
Muon
(宇宙线)
Radioactive
(天然放射性)
t
t
t
Mixing
t
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刻度
Physics
run
CalibParam
Pedestal
run
Readout
Pedestal
刻度
Calibration
run
Readout
txt/database
PMT gain
刻度
Readout
CalibAlg
Calib
Readout
Time offset
刻度
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• 电子学台阶刻度
– 无信号源
– 周期触发
• PMT增益刻度
– LED作为信号源
– 外触发
– 拟合单光电子谱
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重建
Calib
Readout
ReconAlg
RecEvent
AdFastQCtrTool
RecTrigger1
AdQsumEnergyTool
RecTrigger2
AdCenterOfChargePosTool
RecTrigger3
…
…
IReconTool
reconstruct(const CalibReadout&,
RecTrigger&);
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反中微子探测器顶点重建
• 根据电荷分布,用最大似然法拟合得到顶点位置
• 计算期待电荷
–
–
–
• 构造似然函数
– 假定顶点在不同位置
– 计算相应期待电荷并与实际测得
的电荷分布对比
– 最接近的一组期待电荷对应的顶
点位置即为最终结果
Isotropic Scintilation light φ
(x y z E)
ri
η
点光源模型
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离线数据库
•已有的数据库表
•Tables from DAQ DB
–DaqRawDataFileInfo(Vld)
–DaqRunInfo(Vld)
–DaqCalibRunInfo(Vld)
–DaqRunConfig
•Tables from DCS DB
–DcsPmtHv(Vld)
•Other tables
–SimPmtSpec(Vld)
–CalibPmtSpec(Vld)
–CalibFeeSpec(Vld)
–FeeCableMap(Vld)
•数据库访问(database interface)
–DbiSimDataSvc
–DbiCalibDataSvc
–DbiCableSvc
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离线数据库管理
大亚湾现场
Onsite DB
中央数据库
Central DB
Master
Slave
Backup
本地数据库
Local/Slave DB
Local
Slave
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现场数据处理
实时获取原始数据,并完成数据质量监控、事例显示、物理性能(如反中
微子事例率)监控等工作
查询数据库
等待10秒钟
事例显示
有新记录?
否
是
物理性能监控
数据处理以文件为单位
直方图存储及显示以
run为单位
准实时处理
数据质量监控
离线作业
新的run?
是
Root文件
png图片
否
合并相同run的
Root文件
网页服务器
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物理分析方法
分析时间关联的事例
Event 2
TES
AES
Readout2
Readout2
Readout1
e  p  e  n

快信号
慢信号
• TES: Transient Event Store
• AES: Archive Event Store
Readout0
Event 1
TES
AES
Readout1
Readout1
Readout0
Event 0
TES
AES
Readout0
Readout0
Archive Trimming
Events out of trimming window will
be removed from AES.
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• 使用AES挑选IBD事例
– Get 1st RecEvent from AES
• Identify neutron with energy cut
– Loop over AES to find positron
6MeV< neutron energy<10MeV
1MeV< positron energy<10MeV
time interval < 250us
• Identify positron with time interval cut and energy cut
• Fill neutron energy, positron energy, time interval in ntuple
n-H
n-Gd
e+
Total event: 5000
Generate at (0,0,0)
mean=31.8us
(MeV)
Only for algorithm demonstration
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总结及展望
• 使用大亚湾离线软件正在进行的工作
– 探测器测试数据分析
– 对混合后的模拟样本进行物理分析
– 准备迎接大亚湾近点实验数据
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