BEPCⅡ束流相关本底的蒙特卡罗模拟研究(Ⅲ)——Touschek效应

介绍了Touschek效应本底研究的意义、Touschek效应的作用原理和建模方法. 使用自主开发及通用的模拟工具, 系统研究了BEPCⅡ工作条件下BESⅢ主要探测器的Touschek本底. 模拟和计算束流寿命的比较表明当前的模拟结果是有参考价值的, 建模方法是可行的. 探测器的模拟结果表明Touschek本底不会影响将来BESⅢ的正常稳定运行, 不会造成探测器的辐照损伤.     

BESⅢ主漂移室径迹的外推和径迹匹配

BESⅢ主漂移室重建径迹的外推算法采用面向对象的设计方法, 利用GEANT4部分代码开发实现, 它提供主漂移室带电径迹外推到外部其他子探测器上的预期径迹信息. 该算法的外推过程考虑了带电径迹在磁场中的偏转以及与探测器物质相互作用造成的电离能损, 并为径迹参数计算考虑了库仑多次散射效应影响在内的参数误差矩阵. 经检查, 主漂移室径迹的外推结果和完全模拟结果一致, 并且径迹外推的结果能够成功用于各个子探测器测量径迹间的匹配, 这些工作为分析实验数据作了必要的准备, 能够满足BESⅢ实验的使用要求.     

在BEPCⅡ/BESⅢ上测量K((892)质量劈裂的Monte Carlo研究

对BEPCⅡ BESⅢ上的J ψ→K±K (892 ) 和J ψ→K0 K (892 ) 0 过程进行了MonteCarlo模拟,对测量K (892 )的质量劈裂的可行性进行了研究.在BESⅢ探测器的设计指标下,采用6×10 8J ψ数据,若输入K (892)0 和K(892)±的质量差为6 0 0MeV ,经过BESⅢ模拟和拟合后的质量差则是5 79±0 16±0 13MeV ,其中第一项误差为统计误差,第二项误差为系统误差.这表明,BESⅢ的建造将为精确测量K (892 )质量劈裂提供极佳机遇.     

BESⅢ端盖TOF本征时间分辨的MC模拟

BESⅢ飞行时间探测器(端盖部分)由2×48个塑料闪烁探测器模块构成. 采用Monte Carlo模拟软件包Geant4，对该探测器测量高能带电粒子的性能进行了模拟研究. 文章讨论了最小电离粒子击中闪烁体不同位置，以及闪烁体形状，闪烁体表面覆盖材料对本征时间分辨的影响，给出了详细的模拟结果，并与宇宙线测试结果进行了比较. 为该探测器研制和工程设计提供必要的参考数据.     

BEPCⅡ束流相关本底的蒙特卡罗模拟研究(Ⅱ)—束流-气体相互作用

介绍了用蒙特卡罗方法研究正常对撞模式下束流本底中的束流-气体相互作用的原理与效果.使用通用的模拟工具,研究了BEPCⅡ的束流-气体本底对设计中的BESⅢ的影响.结果显示,在储存环上设置挡板后,探测器的本底在允许的范围之内.模拟结果对BEPCⅡ-BESⅢ的设计建造具有指导意义.     

BESⅢ探测器粒子鉴别效率的蒙特卡罗研究

利用ψ（3770）DD衰变的运动学特性,通过分析工作在BEPC-Ⅱ上BESⅢ探测器在正负电子对撞质心系能量为3.773GeV处的e＋ e_ψ（3770）蒙特卡罗模拟事例,挑选出干净的介子和K介子样本,研究了BESⅢ粒子识别系统对带电粒子的鉴别效率。根据此方法,可以确定数据和蒙特卡罗样本在粒子鉴别效率方面的差异。     

闪烁体荧光传输特性对ETOF探测器性能的影响

为了对BESⅢ端盖飞行时间探测器(ETOF)的测试结果给出合理的解释, 采用Monte Carlo模拟软件包Geant4, 对该探测器测量高能带电粒子的性能进行模拟研究. 详细探讨了当粒子击中ETOF模块不同位置时, 其闪烁体荧光传输特性与探测器模块输出信号之间的关联, 以及PMT输出信号甄别阈值的选取对闪烁探测器本征时间分辨的影响, 并寻找可能的改善时间分辨的方法. 为进一步提高ETOF的性能提供参考.     

北京谱仪顶点探测器触发效率的研究

模拟了北京谱仪(BESⅡ)顶点探测器的触发判选系统,发现对于某些带次级顶点的衰变道,其顶点探测器触发效率较低.并由此对BESⅡ中与效率相关的物理过程作了讨论,给相应的触发设计者提供参考.     

在BEPCⅡ/BESⅢ上寻找η′c和1P1的Monte Carlo研究

使用SimBes(探测器模拟软件)和UGNT(物理事例产生器)模拟了在即将建造的BEPCⅡ/BESⅢ上寻找η′c和1P1的过程. 初步结论是如果收集到3×109ψ(2S)事例,就有能力寻找这两个粒子,而且,寻找η′c比寻找1P1需要更少的ψ(2S)事例.     

北京谱仪Ⅲ端盖飞行时间探测器气体分析研究及实时气体分析集成系统

气体探测器是北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)的重要组成部分,其性能直接影响BESⅢ的正常运行,而气体比分及其稳定性是影响气体探测器性能的关键参数。ETOF端盖升级为气体探测器后需要监测质量流配比混合气精度,本文设计了一套实验分析方法。北京谱仪原有两个气体探测器,加上北京谱仪端盖飞行时间探测器ETOF共三个气体探测器,本文设计了一套自动分析系统,将三个探测器实现实时切换自动分析。该系统从北京谱仪新型气体探测器多气隙电阻板室(Multi-gapResistive Plate Chamber,MRPC)、主漂移室(MDC)、缪子探测器前端混气缸通向BESⅢ中的混合气体中分别抽取少量混合气体,通过气相色谱仪GC7890A用气相色谱法对混合气体质量比分进行实时监测与分析。GC7890A通过长时间监测分析混合气体质量比分,和质量流量计设定质量流量比分相比,前后两者基本一致。表明质量流量计工作在正常状态,气体比分稳定,可以保证探测器实验运行正常。     

BESⅢ触发系统MDC子系统的物理设计

介绍北京谱仪BESⅢ触发系统MDC子系统的物理设计. 该设计根据BESⅢ的物理研究目标,用软件模拟的方法研究了不同触发方案的可行性,并优化了触发参数. 对触发方案的效率进行了仔细研究,给出一些重要反应道的触发效率和本底事例率.     

在BEPCⅡ/BESⅢ上寻找胶子球的Monte Carlo研究

在即将建造的BEPCⅡ BESⅢ上利用MonteCarlo模拟研究了J ψ→γX→γηη′(η′→γρ0 ,ρ0 →π+ π-,η→γγ)过程.研究显示BESⅢ的良好性能和大统计量的J ψ事例样本为寻找胶子球态的一些候选者并确认其存在提供了可能.基于所研究的衰变道,为BESⅢ电磁量能器晶体BGO和CsI的选择及磁场强度的选择提供了数据.     

p,在北京谱仪(Ⅱ)中的行为研究

从MonteCalor模拟和北京谱仪 (BESⅡ )所取的实验数据入手 ,分析了p和 p产生次级带电径迹和中性径迹的几率以及好径迹选择条件对这些次级径迹的去除情况、p在探测器中的能量损失和 p的湮没、p和 p在桶部簇射计数器中沉积能量的分布以及 3种不同的粒子鉴别方法的优劣 .给出了BES目前可以正确重建出的p和 p的动量的最小值和利用TOF和dE dx的联合信息鉴别p和 p的优越性 .     

束流实验中不同尺寸塑料闪烁体的时间特性

北京谱仪(BESⅢ)中的飞行时间探测器将采用长2.3m宽6cm的长条形塑料闪烁体. 利用北京高能物理研究所的实验束流对铝膜包装的不同厚度闪烁体的本征时间分辨进行了研究,给出了4cm, 5cm和6cm闪烁体的时间分辨, 而且用蒙特卡罗模拟做了比较, 结果表明5cm厚的闪烁体具有最佳性能.     

北京谱仪(BESⅢ)的飞行时间测量精度的一些影响因素的分析

在飞行时间测量中,噪声,幅度测量误差,以及信号本身的差异等因素,都会导致时间测量误差.本文对这些因素的产生原因、影响机制进行分析,并且以GEANT4模拟BESⅢ的TOF探测器得到的输出信号为对象,进行了定量的模拟研究.结果表明,为了获得好的时间测量精度,选择合适的甄别域非常重要.如果要获得更高的时间测量精度,则有必要进行信号形状的测量.     

BESⅢ端盖TOF探测器的研制

针对BESⅢ端盖TOF的研制方案, 设计和制作了特殊构型的闪烁探测器. 研究了光电倍增管(R5924)和塑料闪烁体(BC404, BC408, EJ204)的性能. 测量了几种包装材料对单个闪烁探测器模块光收集和本征时间分辨的影响. 使用800MeV实验电子束对探测器模块的测量结果显示, 采用EJ204和BC404晶体其时间分辨小于80ps; 采用ESR材料包装可获得较大的输出信号, 提高了探测器的性能.     

p,p在北京谱仪(Ⅱ)中的行为研究

从Monte Calor模拟和北京谱仪(BESⅡ)所取的实验数据入手,分析了p和p产生次级带电径迹和中性径迹的几率以及好径迹选择条件对这些次级径迹的去除情况、p在探测器中的能量损失和p的湮没、p和p在桶部簇射计数器中沉积能量的分布以及3种不同的粒子鉴别方法的优劣.给出了BES目前可以正确重建出的p和p的动量的最小值和利用TOF和dE?dx的联合信息鉴别p和p的优越性.     

BES实验数据离线刻度

概述了北京谱仪(BES)各子探测器的实验离线数据刻度,包括主漂移室、飞行时间计数器、簇射计数器和μ子鉴别器.给出了BES1994年D_s运行期间的探测器运行性能,以及数据质量情况.     

BESⅢ漂移室全长模型的建造及基于全长模型的BESⅢ漂移室电子学的测试

建造了BESⅢ漂移室全长模型. 在气体密封, 高压供给及前端电子学安装方面为BESⅢ漂移室的成功建造积累了经验. 另外, 在全长模型上对BESⅢ漂移室电子学进行了测试, 包括噪声, 漂移时间测量, 电荷测量, 以及电子学增益等方面. 测试的最终结果显示了BESⅢ漂移室电子学具有很好的性能, 能够满足它们的设计要求.     

BESⅢ主漂移室基于模式匹配的径迹重建

BESⅢ主漂移室径迹重建算法MdcPatRec, 是采用面向对象技术用C++开发的软件. 该算法使用模式匹配的方式寻找径迹段, 连接径迹段为径迹并进行最小二乘拟合. 使用模拟数据对算法进行了检验, 结果表明该径迹重建算法能够提供高的重建效率和好的动量分辨, 各项指标均达到设计要求. 同时具有好的抗噪声能力, 可以满足BESⅢ的使用要求.