论文部分内容阅读
北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)及北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)是目前稳定运行在τ-粲能区亮度最高的高能物理实验装置，漂移室(MDC)是BESⅢ的中心径迹探测器，其主要功能是测量带电粒子顶点、动量及能量损失。 漂移室离线数据处理系统是BESⅢ离线软件系统的重要组成部分，主要由刻度、径迹寻找、径迹拟合、径迹匹配等几个部分组成。其中径迹拟合算法采用的是Kalman滤波方法，它是一种递归的最小二乘拟合，其递归的特征使得能在拟合过程中处理多次散射、能量损失以及磁场不均匀性等效应，给出更加准确的径迹参数和误差矩阵。但是在处理低动量径迹时该拟合算法失败率较高，本文的第一个内容主要是对失败原因以及方法改进的研究。 在对重建结果进行分析之后得出拟合失败的主要原因是拟合径迹的过程中丢失的击中点过多。共有三种尝试的改进方法:放宽容易出现连续丢点层的cut值、使用寻迹算法提供的“参考径迹”作为系统初态进行滤波过程、采用高斯求和滤波替代线性Kalman滤波。相对于原算法这三种方法均可以降低拟合失败率，但动量分辨会变差。由于这几种改进均不能兼顾拟合失败率和动量分辨，因此需要更深入地理解失败原因，对Kalman拟合算法提出更好的改进方案。 目前漂移室内室已经出现了明显的老化现象，增益逐年下降，空间分辨变差，击中效率降低，内室的升级改造迫在眉睫。CGEM探测器作为BESⅢ内室升级的重要研究方案之一，其信号采集和读出方法与漂移室差别很大，因此需要开发全新的数据处理软件，包括模拟、径迹重建和刻度。其中数字化模型的建立依赖于增益、洛伦兹角以及到达阳极的倍增电子簇团大小和位置等参数，因此本文研究的另一个内容是基于Garfield++软件对CGEM探测器响应的模拟。 对CGEM探测器进行模拟得到了一些初步的结果，按照目前的设计方案，增益约为103～105，在1T磁场下，电子漂移的洛伦兹角约为20.2度;动量为1GeV/c的π-粒子在1T磁场下入射的模拟显示，产生的倍增电子簇团中心在φ方向上的偏移量约为0.24cm，宽度为0.027cm，在z方向上无明显偏移，宽度为7.4×10-4cm;径迹入射角对簇团中心的偏移量影响不大，但入射角越大，簇团越小。以上的模拟结果有助于理解CGEM具体响应特性，为CGEM数字化模型的建立、重建算法的研究提供了有效参考。