BEPCⅡ-LINAC試驗(yàn)束次級(jí)粒子分析及E3線性能研究.pdf

1、依托BEPCII（北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)）-LINAC（電子直線加速器）建成的國(guó)內(nèi)唯一高能試驗(yàn)束(Test Beam)裝置有E1、E2和E3三條束流組成，分別實(shí)現(xiàn)不同功能。其中E1初級(jí)束專(zhuān)供慢正電子裝置使用，E2束為高能混合粒子束用于輻照實(shí)驗(yàn)，E3束利用磁譜儀和探測(cè)器為探測(cè)器束流實(shí)驗(yàn)提供e，π介子和p等次級(jí)單粒子束流。因此打靶產(chǎn)生的E2束流高混型粒子試驗(yàn)束，形成了混合場(chǎng)，為半導(dǎo)體單粒子效應(yīng)相關(guān)研究提供了理想的場(chǎng)所，除此，還能為E3束流線提供

2、可變動(dòng)量帶電單能粒子束。這就急需對(duì)該混合型粒子束進(jìn)行模擬研究，了解次級(jí)粒子的能譜分布及角分布，特別是對(duì)高能質(zhì)子的能譜測(cè)量至關(guān)重要。隨著E3試驗(yàn)束的改造完成，對(duì)E3線的性能測(cè)試及研究也是本文的重要內(nèi)容。
　　 本文圍繞次級(jí)束流能譜、角分布及質(zhì)子能譜的測(cè)試展開(kāi)，利用蒙特卡羅模擬軟件GEANT4對(duì)1.89 GeV脈沖電子轟擊鈹靶產(chǎn)生的次級(jí)粒子進(jìn)行蒙特卡羅模擬，得到次級(jí)粒子的能譜和角度分布譜。Geant4模擬顯示混合粒子中質(zhì)子能量大于3

3、5 MeV的通量較大，且質(zhì)子產(chǎn)額達(dá)到3.97×108 s-1，同時(shí)質(zhì)子對(duì)器件的注量率Φp可達(dá)6.32×105 s-1·cm-2。用試驗(yàn)束41°磁譜儀和E3線上的探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量得到的質(zhì)子能譜驗(yàn)證了次級(jí)粒子注量率和產(chǎn)額的模擬結(jié)果。模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都顯示BEPCII-LINAC試驗(yàn)束次級(jí)束中的質(zhì)子滿足半導(dǎo)體器件單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)要求。于此同時(shí)介紹了BEPCII試驗(yàn)束上E3的磁譜儀及探測(cè)器系統(tǒng)，并模擬與在線測(cè)試了E3線磁譜儀及探測(cè)器系統(tǒng)的性能。結(jié)果表明

4、:單粒子動(dòng)量分辨率好于0.5％，雙粒子位置分辨率好于5mm，動(dòng)量為600MeV/c的單粒子的探測(cè)效率為62％左右，電子能損為7.3MeV，質(zhì)子能損為24.2MeV，π介子能損為5.2MeV。這些性能指標(biāo)都高于改造的預(yù)定目標(biāo)。且為用戶提供了有效的試驗(yàn)束裝置的性能參數(shù)。本文包括以下幾個(gè)部分：BEPCII-LINAC上試驗(yàn)束(TBF)裝置的介紹，Monte Carlo系統(tǒng)模擬方法及GEANT4模擬軟件與ROOT分析軟件，試驗(yàn)束次級(jí)粒子的模擬分