硅像素探测器应用于BESⅢ漂移室内室升级的离线校准方法的模拟研究

发布时间：2020-10-24 08:23

　　 北京谱仪(BESⅢ)是一台运行在北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)上的大型科学研究设备。BEPCⅡ的物理目标及潜在能力要通过BESⅢ探测器来实现。探测器观测并记录正负电子对撞后纳秒尺度内发生的全部过程,通过测量各种次级粒子的动量、能量、质量等参数来定量重建反应过程,进而达到对t轻子和粲夸克精确测量以及发现新物理的物理目标。BESⅢ是在高计数率条件下工作的高精度探测器,长期使用,由于BEPCⅡ的亮度不断提高并且有过高的与束流相关的本底,致使漂移室Main Drift Chamber(MDC)内层径迹探测器,老化严重,进而使探测器的击中效率、空间分辨率、动量分辨率等性能降低,因此必须进行MDC内室的升级项目研究。近几年硅像素探测器因其极好的位置分辨、极高的耐计数率能力,广受高能物理实验的青睐。硅像素径迹室Silicon Pixel Tracker(SPT)是专门为高能物理实验研发的一种硅像素探测器,非常适合替换BESⅢ漂移室的内室,因此将SPT作为升级研究方案之一。为了保证能正确重建出探测粒子的径迹,为物理分析提供正确的数据,探测器需要离线软件系统的协调工作。离线软件功能之一即:通过离线软件校准对探测器的几何位置进行修正,以达到优化重建径迹的效果。本文通过C++语言利用ROOT等软件包,基于由三层硅像素构成的径迹室作为内室,同时联合现有BESⅢ外室的几何结构,进行离线软件校准方法之残差法的模拟研究。为了提高研究效率,因探测单元间相互独立,先以ladder为最小研究对象,运用Monte Carlo(MC)数据对校准程序进行调试并分析,发现校准参数能很好的收敛;再以芯片为独立单元进行模拟研究,发现探测器的几何结构同样得到有效的修正,最终结果表明:残差法能很好的对该探测器进行几何位置修正。本项工作为将来探测器模拟进一步真实化后展开的研究奠定基础并提供了有效的参考。此外,本文针对DT_pKpi正负proton产额不对称性的现象,通过在BOSS(BESⅢ Offline Software System)框架下运行的离线软件系统,利用蒙特卡罗数据及真实数据进行其重建部分的检查,发现该现象产生的原因是由于粒子湮灭,粒子无法进入探测区及统计涨落导致。
【学位单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TL814
【部分图文】：

图 1.1 BESIII 探测器总体结构设计1.3 离线软件系统及校准方法介绍在线数据获取系统[15]可以获得实验数据记录的探测器各子单元击中信号，由电子统进行数模转换，在经过触发判选后，将获取到的数据记录到磁盘上。再通过 BES线软件系统处理，将实验记录的原始数据(包含幅度，时间等信息) 通过径迹重建、刻度等手段得到粒子的动量大小、空间位置等信息，进而为物理分析提供数据，最到物理结果。BESIII 探测器的数据获取及分析流程如图 1.3 所示。

图 1.1 BESIII 探测器总体结构设计线软件系统及校准方法介绍据获取系统[15]可以获得实验数据记录的探测器各子模转换，在经过触发判选后，将获取到的数据记录到统处理，将实验记录的原始数据(包含幅度，时间等段得到粒子的动量大小、空间位置等信息，进而为物果。BESIII 探测器的数据获取及分析流程如图 1.3 所、

9图 2.1:新、老丝室结构对比图2.2 圆筒 GEM（CGEM）方案气体电荷放大器 GEM 是在 1996 年，由 European Organization for Nuclear R（CERN）即欧洲核子研究中心的科学家们研发的性能卓越的新型气体探测器。测器有高能量分辨，高空间分辨，高时间分辨，高增益，高计数率并且价格低廉在高能物理和辐射成像等领域都有广泛应用。高能物理对撞机实验，在对撞点附近，粒子径迹的密度大，对径迹探测器的要求也高，因此 CGEM 探测器在 BESIII 对撞点顶点附近很适用，并且为了尽量
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本文编号：2854232