IEKP-KA/2013-8 - Institut fÃ¼r Experimentelle Kernphysik - KIT

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54 6. Das neuronale Netzwerk für den Übergangsstrahlungsdetektor Protonenunterdruckung 4 10 3 10 2 10 Int+Rig+Xe+Theta All Lay Only Lay+Xe Lay+Rig Lay+Rig+Xe Lay+Rig+Xe+Theta Lay+Rig+Xe+Theta+Beta Lay+Rig+Xe+Theta+Lat+Beta 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 Signal Effizienz Abbildung 6.7.: Protonenunterdrückung neuronaler Netze mit unterschiedlicher Konfiguration der Eingangsvariablen gegen die Signaleffizienz. Protonenunterdruckung 3 10 10 2 Int+Rig+Xe+Theta All Lay Only Lay+Xe Lay+Rig Lay+Rig+Xe Lay+Rig+Xe+Theta Lay+Rig+Xe+Theta+Beta Lay+Rig+Xe+Theta+Lat+Beta 10 2 10 Rigiditat/GV Abbildung 6.8.: Protonenunterdrückung neuronaler Netze mit unterschiedlicher Konfiguration der Eingangsvariablen mit der Rigidität des Teilchens. 54
6.2. Eingangs-Variablen 55 Beta 1.4 1.3 5 10 Beta 1.4 1.3 10 4 1.2 1.1 10 4 1.2 1.1 3 10 1 0.9 0.8 3 10 2 10 1 0.9 0.8 10 2 10 0.7 10 0.7 0.6 10 2 10 Rigiditat/GV 1 0.6 10 2 10 Rigiditat/GV 1 Abbildung 6.9.: Relativistische Geschwindigkeit über der Rigidität bis 300 GV für Protonen (links) und Elektronen (rechts). In schwarz ist die der Verlauf des Durchschnitts gezeigt. Protonenunterdruckung 3 10 2-5 GV 5-300 GV 2 10 2-300 GV 5-16 GV & 16-300 GV 10 2 10 Rigiditat/GV Abbildung 6.10.: Protonenunterdrückung neuronaler Netze, trainiert in unterschiedlichen Energiebereichen. Netzwerk mit der höchsten Protonenunterdrückung nach Abbildung 6.7 verwendet. Man erkennt bei niedrigen Energien eine leichte Verbesserung durch die Unterteilung, sowie eine signifikante Verbesserung bei Energien ab 10 GV. Die zusätzliche Unterteilung bei 16 GV bringt hingegen keine weitere Verbesserung. Dies mag am Mangel an Trainingsereignissen im Rigiditätsbereich von 16 − 300 GV liegen. Im Folgenden wird im Rigiditätsbereich von 2 − 5 GV das Netzwerk mit den Eingangsvariablen Energieabgabe, relativistische Geschwindigkeit, Teildruck des Xenongases, sowie dem Einfallswinkel des Teilchens zur z-Achse im Übergangsstrahlungsdetektor trainiert. Für den Rigiditätsbereich von 5 − 300 GV werden als Eingangsvariablen die Energieabgaben in jeder Lage, der Teildruck des Xenongases, die Rigidität und der Einfallswinkel zur z-Achse des Teilchens im Übergangsstrahlungsdetektor verwendet. Die Eingangsgrößen Gasdruck und Einfallswinkel im TRD sind dabei nicht rigiditäts-, oder teilchenabhängig und werden nur zur Parametrisierung der Energieabgaben ins Netzwerk gegeben. Außerdem werden für das Trainingssample im Bereich 5 − 300 GV nur Ereignisse mit einem Signal in Lage 1 des Spurdetektors, oberhalb des Übergangsstrahlungsdetektors, verwen- 55
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