北京谱仪Ⅲ上CGEM探测器的簇团重建与径迹拟合研究

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北京谱仪BESⅢ作为世界上先进的高精度通用性探测器之一,自运行取数以来,工作状态稳定,性能良好,取得了丰富的物理结果。但是近年来,主漂移室(MDC)内室出现了老化的问题,表现在内室增益发生明显的下降,造成这一现象的主要原因是与束流相关的本底较高,而在高计数率的影响下,内室的老化将会日益严重,并且进一步影响到MDC的空间分辨及探测效率等。为了满足物理分析对探测器的高精度要求,内室的升级计划成为大家关注的问题之一。  CGEM(Cylindrical Gas Electron Multiplier)探测器具有响应速度快和抗噪声能力强的特点,适合工作在高计数率下,所以成为内室升级的候选方案之一。为了研究以CGEM探测器为基础的新内室的物理性能以及为探测器的实际运行提供软件支持,本文的主要工作为开发针对于CGEM探测器的软件,包括模拟软件的调试改进、Cluster重建软件与径迹拟合软件的开发以及相应的离线软件框架结构CgemBOSS的升级,并在此基础上对软件的性能进行了研究。  本论文介绍了CGEM探测器模拟软件的设计和实现,根据下一步径迹重建所需的信息,描述了对模拟输出的数据结构的修改,更新了探测器的几何与物质使之与最新设计相符,同时升级了CgemBOSS,完善了相应的服务与接口,为研究重建算法的性能提供了可靠的蒙特卡洛数据样本。  在完成对CGEM探测器的模拟之后,本文着重设计和开发了CGEM探测器的Cluster重建与径迹拟合算法。在Cluster重建算法中根据连续着火的读出条信息,重建出每层CGEM的击中位置。在此基础上采用Kalman滤波方法进行径迹拟合,具体过程为首先根据MDC外室的击中进行寻迹,将得到的结果作为初始径迹参数,向CGEM内推,匹配Cluster信息,更新径迹参数。目前,该软件已经开发完成,我们利用模拟数据样本对探测器的性能进行了研究。结果显示,CGEM探测器重建的动量分辨与MDC的水平相当,R向的顶点分辨也基本保持在同一精度,Z向分辨则有大幅度的提升,这主要来自于CGEM探测器较高的Z向测量精度。通过这些研究,获得了对CGEM探测器的原理及工作性能较为深入的理解,为探测器的设计优化提供了参考,同时也为下一步开发基于CGEM探测器的寻迹方法积累了经验。
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