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 刻度及重建 软件框架 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

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 …

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 只需一行命令 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 软件发布历程

代码浏览 http://dayabay.ihep.ac.cn/websvn

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

软件框架 Gaudi Object Diagram Converter Converter Application Manager Converter Execution cycle (TES) Data Files Message Service Event Data Service Transient Event Store Persistency Service Algorithm1 JobOptions Service Data Files Transient Detector Store Persistency Service Detec. Data Service Algorithm2 Other Services Data Files Transient Histogram Store Persistency Service Histogram Service Algorithm3 …

PerCalibReadoutEvent 事例模型及数据流程 PerReadout Event PerCalibReadoutEvent PerRecEvent RawData RawDataIO CalibAlg CalibReadoutEvent ReconAlg RecEvent Readout Event Data model in TES Data model in ROOT Algorithm Convertor ReadoutSim ElecEvent ReadoutSim SimReadout Event SimEvent GenEvent TrigSim ElecSim DetSim ReadoutSim SimTrig Event PerSim Readout Event PerSim Event PerGen Event PerElec Event PerSimTrig Event

模拟 开发历史 探测器描述 采用xml文件 G4dyb (2006.1.) NuWa (2008) 反中微子探测器(AD) 远点反符合探测器 Geant4 Interface for Gaudi Applications (GiGa) 反中微子探测器(AD) 远点反符合探测器

相互作用模型 光学模拟 数字化 添加淬灭效应 修正中子俘获过程 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)

(Inverse Beta Decay, 即反中微子事例) 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) t Muon (宇宙线) t Radioactive (天然放射性) t Mixing t

刻度 txt/database CalibParam Physics run Pedestal run Pedestal 刻度 Readout Readout PMT gain 刻度 Calib Readout txt/database CalibAlg Calibration run Readout Time offset 刻度

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

重建 ReconAlg RecEvent AdFastQCtrTool AdQsumEnergyTool AdCenterOfChargePosTool … RecEvent RecTrigger1 RecTrigger2 RecTrigger3 … Calib Readout IReconTool reconstruct(const CalibReadout&, RecTrigger&);

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 η (x y z E) ri 点光源模型

离线数据库 已有的数据库表 数据库访问(database interface) 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

离线数据库管理 大亚湾现场 Onsite DB 中央数据库 Central DB 本地数据库 Local/Slave DB Master Replication Replication Slave Backup Slave

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 有新记录? 离线作业 新的run? Root文件 png图片 否 是 合并相同run的Root文件 等待10秒钟 事例显示 数据质量监控 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 网页服务器

物理分析方法 分析时间关联的事例 TES: Transient Event Store AES: Archive Event Store 快信号 慢信号 Event 2 TES AES Readout2 Readout1 Readout0 TES: Transient Event Store AES: Archive Event Store Event 1 TES AES Readout1 Readout0 Archive Trimming Events out of trimming window will be removed from AES. Event 0 TES AES Readout0

Only for algorithm demonstration 使用AES挑选IBD事例 Get 1st RecEvent from AES Identify neutron with energy cut Loop over AES to find positron Identify positron with time interval cut and energy cut Fill neutron energy, positron energy, time interval in ntuple 6MeV< neutron energy<10MeV 1MeV< positron energy<10MeV time interval < 250us n-H Total event: 5000 Generate at (0,0,0) n-Gd e+ mean=31.8us (MeV) Only for algorithm demonstration

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 谢谢!