BESIII漂移室运行性能分析及噪声研究

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北京谱仪Ⅲ(BESIII)运行在升级后的北京正负电子对撞机II(BEPCⅡ)上,它是一台大型通用磁谱仪,其物理目标是τ-粲能区的精确测量和新物理的寻找。漂移室(MDC)是其最内层的子探测器,也是BESⅢ的中心径迹探测器,其主要任务是测量带电粒子的径迹、动量及能量损失。漂移室的运行性能包含空间分辨,动量分辨,击中效率等几个方面来。本文使用2013年12月至2014年5月期间BESⅢ运行取数获得的Bhabha事例,对上述几个方面的性能进行了深入研究,包括空间分辨、击中效率随丝层的变化,径迹入射角度对动量的影响,以及工作高压和工作气体等因素对MDC运行性能的影响等,此外为了尽早的发现探测器潜在的运行问题,在这轮取数期间对MDC性能逐个run地进行了跟踪研究。在MDC整个运行取数期间,噪声是不可避免的,噪声不仅是影响漂移室实际运行性能的一项重要因素,也是影响数据和模拟一致性的重要因素之一,本文介绍了MDC噪声的来源,利用实验数据研究了MDC噪声的分布,包括噪声击中率随丝层的变化、以及随取数时间的变化,对时间道与时钟相关的噪声进行了研究,并汇总整理了漂移室运行6年以来噪声的总体变化情况,由于内室最靠近束流管,受到的束流本底影响最大,为此从实验数据中挑选出不同噪声水平的事例样本,研究了噪声对内室空间分辨和击中效率的影响。研究结果表明,噪声击中率越高,空间分辨越差,击中效率越低。经过6年的运行取数,MDC内室已经出现严重的老化现象,实验数据的分析结果表明,内室增益逐年下降,为了分析信号丝老化对MDC运行性能的影响,挑选气体、高压和磁场等工作参数相同以及噪声水平相近的事例样本,研究了空间分辨和击中效率逐年变化情况,研究结果表明前3层的空间分辨和击中效率明显逐年变差,其他丝层变化不明显。本论文的研究结果不仅有助于理解MDC运行状态和数据质量,也为MDC模拟软件的调试提供必要的参考结果,有助于进一步提高模拟和数据的一致性。此外,老化研究结果还为MDC内室的升级改造提供重要的参考依据。
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