BEPCII亮度監(jiān)測器高能重離子碰撞中DiOmega產(chǎn)額上限的研究.pdf

1、北京正負(fù)電子對撞機(jī) (Beijing Electron Positron Collider，簡稱BEPC) 由直線加速器、束流輸運(yùn)線、儲(chǔ)存環(huán)、北京譜儀 (Beijing Spectrometer，簡稱BES) 和北京同步輻射裝置 (Beijing Synchrotron Radiation Facility，簡稱BSRF) 組成。為了保持在τ-粲能區(qū)物理研究的領(lǐng)先地位，需要高亮度的正負(fù)電子對撞機(jī)和高精度的探測器系統(tǒng)。因此在BEPCI和B

2、ESII成功運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對它們進(jìn)行升級(jí)改造，大幅度提高它們的性能。 升級(jí)后的BEPCⅡ采用國際上最先進(jìn)的雙環(huán)結(jié)構(gòu)，將亮度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，在質(zhì)心系能量3.77GeV時(shí)達(dá)到10<'33>cm<'-2>·s<'-1>，快速實(shí)時(shí)的亮度監(jiān)測將應(yīng)用在升級(jí)后的北京正負(fù)電子對撞機(jī)上。把在對撞點(diǎn)發(fā)生的單軔致輻射過程中產(chǎn)生的光子轉(zhuǎn)化為帶電粒子，通過收集帶電粒子在熔融石英輻射體中產(chǎn)生的契侖柯夫光，記錄單軔致輻射Bhabha的事例率，從而測量對撞機(jī)

3、的亮度。它的優(yōu)點(diǎn)是事例率高。在BEPCⅡ中，共有93對e<'->和e<'+>束團(tuán)在對撞點(diǎn)相互碰撞。通過對每一對束團(tuán)相對亮度的測量，束流操作人員可以即時(shí)的了解每一對束閉的狀態(tài)，這樣就可以即時(shí)的調(diào)整每個(gè)束團(tuán)，使它處于最佳狀態(tài)。經(jīng)過標(biāo)定，亮度監(jiān)測器也能給出93個(gè)束團(tuán)的總亮度。本論文的主要成果是： ·基于GEANT4模擬研究了亮度測量的整個(gè)過程，給出了模擬的結(jié)果，提供了亮度監(jiān)測器設(shè)計(jì)重要的參數(shù)； ·完成亮度監(jiān)測器的物理和機(jī)械設(shè)計(jì)

4、； ·對亮度監(jiān)測器進(jìn)行電子束和宇宙線的刻度。用宇宙線進(jìn)行刻度時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)特性為：每個(gè)光電倍增管光陰極收集到的平均光電子數(shù)為6.9±3.7個(gè)；時(shí)間分辨0.25ns，對最小電離粒子(MIP)的探測效率高于98％(PMT高壓800V，電子學(xué)閾值3mV，等效于光電倍增管的光陰極收集到2個(gè)光電子)。電子束流測試中，系統(tǒng)對單能電子的響應(yīng)特性為：每個(gè)光電倍增管光陰極收集到的光電子數(shù)隨著入射電子能量的增大而增大；其中最小入射能量400MeV電

5、子入射時(shí)，每個(gè)光電倍增管光陰極收集到的平均光電子數(shù)為14.4±8.7，比宇宙線測試中收集到的光電子數(shù)要多；時(shí)間分辨小于或等于0.21ns，和宇宙線的結(jié)果相當(dāng)。通過電子束的測試結(jié)果與模擬結(jié)果的比較，對模擬結(jié)果進(jìn)行了標(biāo)定，在要求丟失計(jì)數(shù)的概率和亮度的統(tǒng)計(jì)誤差都小于1％時(shí)，在滿亮度運(yùn)行的條件下，前端電子學(xué)的閾值設(shè)置為等效于光電倍增管的光陰極收集到45個(gè)光電子是合適的。測試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)建造的亮度監(jiān)測器的靈敏度和時(shí)間響應(yīng)完全可以達(dá)到對每一對束