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本文包括两方而的内容:北京谱仪(BESⅢ)量能器(EMC)部件测试和北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)的亮度测量。
BESⅢ的物理目标要求其量能器具有很好的能量分辨(2.5%@1GeV/c)和位置分辨(0.6cm@1GeV/c)以精确测量电子和光子的能量,同时能在BEPCⅡ预期本底计数下稳定运行。为满足以上要求,BESⅢ量能器被设计为一个使用CsI(T1)晶体为灵敏探测材料的全吸收型量能器,并工作于1T的磁场中。
为了保障BESⅢ量能器的物理性能,对量能器各部件(晶体、PD、前放等)进行了一系列的测试。结果表明绝大部分部件的性能指标满足设计要求,对少数达不到要求的部件进行了维修或退货处理。在单元模块组装完成后,进行了宇宙线实验和阵列的束流测试。测试结果表明,BESⅢ量能器能够正常工作,并具有很好的性能:晶体的光产额约为5000光电子/MeV;在未对动量随入射角度和时间变化以及温度对信号影响因素进行修正的情况下,电子的能量分辨可以达到2.6%@1GeV/c、位置分辨好于0.7cm@1GeV/c;π和p的dE/dx分辨分别好于5%、7%;晶体阵列沉积能量与入射电子能量之间为线性关系;核计数器效应发生几率随入射粒子动量提高而增加,但对实验结果并无太大影响;时间信息则可以有效的去除本底。
亮度探测器是BESⅢ的一个重要组成部分,它为加速器调束及将来的物理分析提供依据。本文中亮度测量途径有三种:
(1)BEPCⅡ升级完成到BESⅢ整体安装完成之间有很长的一段时间,为了满足加速器调束的需要,需要一个临时性亮度探测器。对从BEPC/BESⅡ上拆下的老亮度探测器探测单元的性能进行了研究,并对数据获取和读出电子学系统做了重新设计,以作为临时性的亮度探测器。通过蒙特卡罗研究,对Bhabha事例的计数率做了估算以及一些相关的模拟计算。
(2)使用BESⅢ的零角度亮度探测器测量亮度,满足加速器调束的快速响应并提供相对亮度,同时也给出了绝对亮度的初步值。
(3)使用BESⅢ的端盖量能器,利用大角度Bhabha事例计算绝对亮度。本文给出了初步的研究结果。