BESⅢ硅像素探测器寻迹方法的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:HoshinoYuki
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本文介绍了北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)和北京谱仪(BESⅢ)的主要设备和物理目标,并阐述了硅像素探测器的探测原理和物理结构。然后详细描述论文作者参与的BESⅢ硅像素探测器模拟工作和径迹重建算法开发工作。BESⅢ漂移室(MDC)是谱仪中唯一的径迹探测器,负责测量带电粒子的径迹动量、位置,和用于粒子鉴别(PID)的电离能损(dE/dx)。漂移室在运行过程中,内室由于老化出现马尔特效应、气体增益下降和积累电荷增多的问题,所以内室替换方案被提上议事日程。硅像素探测器(SPT)具有良好的位置分辨、快速的响应时间、小的制造体积、较强的抗噪声能力,目前已被国际上许多高能物理实验用作径迹探测器的一部分。因此,SPT可作为漂移室内室替换和升级方案的选择之一。  本研究分为两个部分:第一部分是对硅像素探测器的模拟。对LHC的CMS实验进行调研后,将BESⅢ硅像素探测器设计为三层筒状结构,并基于BESⅢ离线软件系统中的BOOST模拟框架开发探测器模拟软件。经过大量的实验和调试,目前软件已经可以正常运行并产生模拟数据。第二部分是SPT径迹重建算法的设计和开发。本文详细描述了内层硅像素探测器径迹段寻找算法,和与外层MDC重建径迹连接并进行Kalman Filter拟合的方法,并介绍了程序运行的流程。最后,产生了不同动量的各种类型单粒子径迹事例,对算法的效率、性能,和各种因素的影响进行了检验和研究。结果表明,算法在大于200MeV的动量区能保持96%以上的匹配效率;重建的径迹动量与MDC重建结果相近,顶点的径向分辨因物质量变大而略差,但z向分辨有非常大的提高;算法在探测器物质厚度改变,和考虑几何位置不确定性的情况下,性能均较为合理。
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