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

52 6. Das neuronale Netzwerk für den Übergangsstrahlungsdetektor
Abbildung 6.5.: Verteilung der EoverP Variable, die das Verhältnis von im Kalorimeter
deponierter- zur Gesamtenergie eines Teilchens gibt.
parametrisieren. Zusätzlich wurden noch aus den Energieabgaben zusammengesetzte, sogenannte
integrierte Variablen getestet. Dazu wurde beispielsweise der RMS 5 oder der
gestutzte Mittelwert der Energieabgaben betrachtet. Solche Variablen haben für sich alleine
genommen gute Separationseigenschaften, allerdings tragen sie eventuell vorhandenen
Korrelationen zwischen den einzelnen Lagen keine Rechnung und berauben dem neuronalen
Netzwerk damit seiner potentiellen Vorteile gegenüber dem Likelihoodverhältnis.
In Abbildung 6.7 ist ein Vergleich zwischen neuronalen Netzwerken mit unterschiedlichen
Eingangsvariablen zu sehen. Dabei steht Int für das Set integrierter Variablen, Lay für die
Energieabgaben in jeder Lage, Rig für die Rigidität des Teilchens, Beta für die relativistische
Geschwindigkeit und Xe für den Teildruck des Xenongases. Außerdem wurde noch
der Einfallswinkel des Teilchens zur z-Achse im Übergangsstahlungsdetektor als Eingangsvariable
Theta und die geographische Breite Lat getestet. Die zum Vergleich verwendete
Größe ist dabei die Protonenunterdrückung Rej 6 , die als Kehrwert der Effizienz Protonen
als Signal zu selektieren nach
Rej = 1 ε p
(6.1)
definiert ist. Die Protonenunterdrückung gibt damit an, auf wie viele Protonen im Durchschnitt
eins als Signal falsch identifiziert wird. Die Protonenunterdrückung ist abhängig
von der Signaleffizienz, die angibt wie viele Leptonen auch als solche erkannt werden. Als
Vergleichsgröße ist die Protonenunterdrückung gut geeignet, da sie bei gegebener Entscheidungsgrenze
nur mit Informationen der Protonenverteilung errechnet werden kann und
nicht, wie beispielsweise die Reinheit, vom Verhältnis der Protonen- zur Leptonenanzahl
abhängt, so dass diese normiert werden müssten. Die verschiedenen Netzwerke erreichen
bei einer Signaleffizienz von 90% eine Protonenunterdrückung von der Größenordnung 10 3 .
Die vielversprechendsten Variablenkonfigurationen sind dicker gezeichnet. Dabei scheint
vor allem die Variablenkonfiguration mit den Energiedepositionen der einzelnen Lagen,
sowie Rigidität, relativistische Geschwindigkeit, Teildruck des Xenongases und dem Einfallswinkel
in den Übergangsstrahlungsdetektor, sowie der geographischen Breite eine gut
5 engl.: Root mean squared
6 engl.: Rejection
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