IEKP-KA/2013-8 - Institut für Experimentelle Kernphysik - KIT

50 6. Das neuronale Netzwerk für den Übergangsstrahlungsdetektor
Abbildung 6.3.: Verbleibender Anteil des Triggersamples nach jeder der angewandten
Bedingungen.
6.1.2. Elektronen und Protonen Selektion
Um nun Elektronen und Protonen zu selektieren wird wie beschrieben auf das elektromagnetische
Kalorimeter zurückgegriffen. Hierfür wird in der AMS Software eine multivariate
Analysemethode in Form eines vervielfachten Entscheidungsbaumes (BDT 4 ) bereit
gestellt, der anhand von Kalorimetervariablen eine Einteilung in elektron-, bzw. positronähnliche
Ereignisse vornimmt. Ein Entscheidungsbaum führt dabei pro Entscheidungsebene
eine Entscheidung anhand einer einzelnen Variable in Richtung Signal oder Untergrund
aus [43]. Die einzelnen Entscheidungsebenen folgen dabei hierarchisch aufeinander.
Dadurch wird der Parameterraum in einzelne Regionen geteilt, die Signal- oder Untergrundcharakter
haben. Eine schematische Darstellung eines Entscheidungsbaumes ist in
Abbildung 6.4 links gezeigt. Beim Boosting werden dabei mehrere Entscheidungsbäume
trainiert und am Ende des Trainings zusammengefasst. Man spricht dabei von einem Wald.
Diese Methode soll das Training gegenüber Fluktuationen im Trainingssample robust machen.
Die Ausgabe des boosted decision trees für das elektromagnetische Kalorimeter in
der AMS Software, für eine Auswahl von Leptonen und Protonen aus Flugdaten, ist in
Abbildung 6.4 rechts gezeigt. Dort ist außerdem der Schnitt für Elektronen- und Protonenselektion
eingezeichnet. Eine wichtige Entscheidungsvariable außerhalb des TRD ist der
Anteil an im elektromagnetischen Kalorimeter deponierter Energie von der Gesamtenergie
des Teilchens. Wie in Teil 3.7 beschrieben, deponieren Leptonen nahezu ihre gesamte
Energie im Kalorimeter, während Protonen nur wenig Energie deponieren. Gemessen wird
dieses Verhältniss aus der gemessenen deponierten Energie im Kalorimeter und der Rigidität,
die für Teilchen mit Ladung Z = 1 der Bewegungsenergie entspricht. Bei Energien
im GeV Bereich ist die Bewegungsenergie der dominante Anteil der Gesamtenergie von
Protonen und Elektronen. Damit ist die Rigidität in erster Nährung ein Maß für die Gesamtenergie
eines Teilchens mit Ladung Z = 1. Draus folgt, dass dieses sogenannte E/P
Verhältnis für Leptonen etwa gleich 1 ist und für Protonen gegen 0 tendiert. Die Vertei-
4 engl.: Boosted Decision Tree
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