BESⅢ漂移室单元结构和丝层安排的设计与优化

介绍了BES Ⅲ漂移室单元结构的设计和丝层安排，讨论了如何设置斜丝倾斜角以及直、斜丝交界处存在的问题，并通过对漂移时间与距离关系的模拟优化了漂移室丝层半径.     

小单元漂移室用放射源模拟老化的实验研究

BESⅢ 漂移室(DC)模型用1.85X109 Bq 55Fe 5.9keV X射线放射源作加速老化实验研究.测量了阳极丝电流I和55Fe 5.9keV X射线全能光电峰位随累积电荷量Q的变化,由此得到累积相当BESⅢ DC 5年全天候运行的电荷量(0.07 C/cm)后,漂移室小单元的阳极电流降为初始值的87%;老化率为R=－0.19%/(mC/cm)     

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.     

BES主漂移室的宇宙线测试结果

简要描述了北京谱仪(BES)主漂移室的结构和宇宙线实验安排,给出利用宇宙线测试主漂移室性能的主要结果.单元内具有线性的漂移距离S-漂移时间T关系.室的单丝空间分辨率σ_x=210～240μm.相当室内40次dE/dx取样的能量分辨率为8.7%.主漂移室运行稳定.     

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.     

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.     

图象漂移室电场的模拟测量和计算

对图象漂移室电场作了二维模拟测量和计算. 测量和计算的结果为漂移室场丝电位的选取提供了依据.     

BES-Ⅲ主漂移室输出信号的模拟

小单元漂移室具有漂移电子扩散小、空间分辨好等特点,因而在北京谱仪的升级改造中被采用.利用漂移室模拟程序GARFIELD7等进行了BES-Ⅲ主漂移室对带电粒子响应的Monte Carlo模拟.据此得到主漂移室输出信号的特点,为其读出电子学系统的设计提供了较为准确的理论依据.     

利用宇宙线对BESⅢ量能器CsI(Tl)晶体探测器单元的测量

利用宇宙射线进行探测器模型的性能测试是高能物理普遍采用的方法, 其中最重要的步骤之一就是确定宇宙线入射的准确位置和径迹. 多数采用丝室探测器来进行宇宙线的精确定位, 需要很高的造价和复杂的电子学系统. 本文介绍一种简单的定位方法, 采用塑料闪烁体条加波移剂光纤编码读出的方式, 可以实现精度为1cm的定位. 据此建立了一套实验装置, 对BESⅢ电磁量能器CsI(Tl)晶体探测器单元的光输出强度和不均匀性进行了测量.     

ZnS…Cu电致发光电压传感器及其温度漂移补偿

利用ZnS…Cu电致发光粉末与环氧树脂胶混合,设计制作了一种梯形电极结构的电压传感单元,实现了电致发光电压传感器输出信号的温度漂移补偿。电致发光电压传感信号通过2根塑料光纤传输到2个硅光电探测器,并选择其开路电压作为传感器的输出信号。在同一外加电压条件下,梯形电极区域内的电场分布是不均匀的,因而不同场点的发光亮度不同。通过测量梯形电极区域内2个不同发光点的发光强度随外加电压的变化,并对两路输出电压传感信号进行数据拟合与计算,可获知被测电压的有效值,并可实现对输出信号温度漂移的补偿。在-40~60℃范围内,采用上述温度漂移补偿方法测量了有效值在0.7~1.5 k V范围内的工频电压,传感器输出信号的非线性误差低于1.6%,验证了该温度漂移补偿方法的有效性。     

北京谱仪BESⅢ

北京谱仪是北京正负电子对撞机上的大型通用磁谱仪。对撞机中的正负电子束团在谱仪中心对撞,产生的末态带电粒子和中性粒子的空间位置、动量、能量等特性由谱仪记录,经过数据处理后进行粲-τ能区的物理研究。在BEPC上先后安装了北京谱仪BESⅠ和BESⅡ。在BEPCⅡ上安装的是新研制的北京谱仪BESⅢ包括主漂移室、电磁量能器、飞行时间计数器、μ子探测器和超导磁体,具有     

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.     

高场不对称波形离子迁移谱谱图峰分析方法研究

从离子运动轨迹入手,引入损耗高度,建立了高场不对称波形离子迁移谱(FAIMS)的谱图峰模型. 该模型将流场分布、离子迁移管结构、分离电压以及补偿电压等FAIMS关键参数与FAIMS谱图峰形、峰高、半高宽联系起来,得到了清晰的量化关系,与实验数据符合较好.     

具有两个边界的Boost变换器分岔行为和斜坡补偿的镇定控制

电流控制型Boost变换器在较宽的电路参数下具有两个边界,建立了采用斜坡补偿电流的分段光滑迭代映射方程,并导出了轨道状态发生转移时的分界线方程,通过数值仿真得到了输入电压和斜坡补偿斜率变化时的逆分岔图和它们的动力学行为分布图.研究结果表明,随着输入电压逐步减小,Boost变换器从稳定的周期1态,经在边界1上发生边界碰撞分岔后进入连续传导模式（CCM）下的鲁棒混沌态,并经在边界2上发生边界碰撞分岔后进入不连续传导模式（DCM）下的强阵发性的弱混沌态.通过引入合适的斜坡补偿电流,Boost变换器的工作模式可以 关键词： Boost变换器 斜坡补偿 迭代映射方程 镇定控制     

利用宇宙线对BESⅢ量能器CsⅠ（Tl）晶体探测器单元的测量

利用宇宙射线进行探测器模型的性能测试是高能物理普遍采用的方法，其中最重要的步骤之一就是确定宇宙线入射的准确位置和径迹．多数采用丝室探测器来进行宇宙线的精确定位，需要很高的造价和复杂的电子学系统．本文介绍一种简单的定位方法，采用塑料闪烁体条加波移剂光纤编码读出的方式，可以实现精度为1cm的定位．据此建立了一套实验装置，对BESⅢ电磁量能器CsⅠ（Tl）晶体探测器单元的光输出强度和不均匀性进行了测量．     

BES主漂移室模型性能的束流测试

本文描述了北京谱仪BES主漂移室一个多层多单元模型的结构, 给出在日本KEK12GeV质子同步加速器K2试验束上, 利用动量0.5～1.5GeV/c的e⁺,π⁺和p束测量模型性能的主要结果. 在3.1cm的单元半宽内, 室的单丝空间分辨率σ_x=170～210μm. 相当四十次dE/dx取样的能量分辨率σ_E/E约为15%, 提供了北京谱仪工作能区鉴别粒子的一种有效方法, 可同飞行时间(TOF)计数器和簇射计数器相互补充.     

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。     

北京谱仪Ⅱ主漂移室和顶点探测器的径迹联合重建

首次实现了将北京谱仪–Ⅱ(BESⅡ)的两种探测器(主漂移室和顶点探测器)中的带电径迹联合起来一起重建,并给出了相应的离线刻度方法.经过真实数据和蒙特卡罗样本的检查,联合重建后BESⅡ带电粒子的动量分辨提高了20%以上,结果证明本文采用的联合重建和离线刻度方法是有效的.     

减小连续变焦红外热像仪中光轴漂移的方法研究

为减小机械补偿式连续变焦热像仪在变焦过程中的光轴漂移,根据连续变焦原理,对系统初始参数进行反复优化,保证补偿组移动曲线的平滑度,并将变倍组与补偿组的凸轮曲线设计为非线性变化曲线,既保证了焦距变化的均匀性,又减小了因凸轮转动引起的光轴漂移。利用多项式及三角函数拟合出了不同视场角下的光轴漂移曲线,并利用动态软件补偿技术来弥补光轴漂移的系统误差。结果表明,处理后的光轴漂移量可以控制在一个CCD像元尺寸左右,且具有较强的鲁棒性,对同类变焦镜头的设计及使用具有一定的参考价值。     

基于单片有源像素传感器的探测模块测试研究

硅像素探测器因具有优异的空间分辨率、极高的耐计数能力和较低的功耗等优点,近年来已被广泛应用于高能对撞机实验的顶点探测器和内径迹探测器.基于MIMOSA28芯片的硅像素探测器研究是北京谱仪Ⅲ漂移室内室的升级预研方案之一,该方案计划建造一个漂移室内室1/10规模的模型.探测模块是该模型的基本探测单元.为了对探测模块的性能进行研究,搭建了实验室测试系统.该系统主要由五层探测模块、读出电子学系统以及数据获取系统组成.本文围绕带有触发标记的连续数据读出方法的实现、探测模块的噪声水平和放射源响应测试以及击中位置重建算法研究展开.测试结果验证了探测模块工作性能良好,触发读出逻辑正确,而且重建算法准确有效,为后续探测模块性能的进一步研究奠定了基础.