BESⅢ漂移室dE/dx的核度重建相关研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Iknowyou
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北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)是升级后的北京正负电子对撞机Ⅱ(BEPCⅡ)上的大型通用磁谱仪,它用于探测e+e-在质心系能量3-4GeV对撞产生的遍举末态粒子。BESⅢ的主要物理研究目标涵盖粲物理、D物理、轻强子谱、τ轻子物理以及新物理和新物理现象的寻找。丰富的物理研究课题不仅要求径迹探测器漂移室(MDC)具有很高的动量测量精度(0.5%@1GeV/c),同时为了很好地进行粒子鉴别,还要求有较好的电离能损dE/db(分辨(6~7%)。本论文利用BESⅢ获取的实验数据,对MDC的dE/dx的刻度和重建进行了深入的研究。同时,论文还实现了一种新的dE/db(的模拟方法,设计和完成了BESⅢ离线刻度常数管理软件。   利用带电粒子的dE/dx信息进行粒子鉴别是BESⅢ粒子鉴别系统的重要组成部分,好的粒子鉴别能力对于物理分析起着至关重要的作用。实验过程中,由于取数环境(温度,压强等)、漂移室几何结构、电场和磁场不均匀性等相关因素的影响,dE/dx的测量值与真实的理论值有一定的偏差。为了给出无偏的dE/dx值,论文对以上效应的修正进行了详细的研究,完成了击中(hit)级别和径迹(track)级别的刻度。其中,击中级别的刻度主要包括径迹长度修正、run增益修正、单丝增益修正、以及漂移距离和入射角联合修正。径迹级别的刻度主要包括饱和效应刻度、加修正和利用已知粒子样本刻度dE/dx的预期值和标准偏差。完成dE/dx刻度后,实验数据研究表明,对于Bhabha事例漂移室dE/dx的分辨可以达到5.3%;最小电离粒子(βγ范围为3.6-4.3的π粒子)的dE/dx分辨可以到达6%;3σ K/π的分辨达到760MeV/c。以上性能均已达到漂移室的设计指标,为BESⅢ的数据分析打下了良好的基础。   BESⅢ实验将进行大量的精确物理测量,提高实验数据与模拟数据的一致性从而减小系统误差,对于数据分析非常关键。实验过程中,我们通过研究发现探测器Geant4模拟产生的MDC的ADC信息与实验数据中ADC测量值有很大差别,两者不能很好符合。为了使数据和模拟更好的符合,我们采用从真实数据抽样的新方法进行dE/dx模拟,利用实验数据样本获取电离能损曲线和dE/dx分布来真实化模拟数据的dE/dx值。论文研究了多种抽样方法并且进行了大量测试,最终发现直接获取dE/dx值的方法能够给出与实验数据比较符合的结果。   BESⅢ离线刻度将会产生大量的刻度常数文件,每批刻度常数都有不同的版本,会被模拟和数据重建等多种算法使用,因此需要对刻度常数文件进行良好的管理。论文设计和完成了基于Web的BESⅢ离线刻度常数管理软件。该软件采用J2EE平台构建,使用主流的J2EE框架软件Struts、Spring、Hibernate完成主体构架。目前该管理软件已成功用于BESⅢ离线数据处理,能够满足实验的需求。
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