BESⅢ漂移室徑跡擬合算法與CGEM探測器的模擬研究.pdf

1、北京正負(fù)電子對撞機(jī)(BEPCⅡ)及北京譜儀Ⅲ(BESⅢ)是目前穩(wěn)定運(yùn)行在τ-粲能區(qū)亮度最高的高能物理實(shí)驗(yàn)裝置，漂移室(MDC)是BESⅢ的中心徑跡探測器，其主要功能是測量帶電粒子頂點(diǎn)、動量及能量損失。
　　漂移室離線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是BESⅢ離線軟件系統(tǒng)的重要組成部分，主要由刻度、徑跡尋找、徑跡擬合、徑跡匹配等幾個(gè)部分組成。其中徑跡擬合算法采用的是Kalman濾波方法，它是一種遞歸的最小二乘擬合，其遞歸的特征使得能在擬合過程中處理多次

2、散射、能量損失以及磁場不均勻性等效應(yīng)，給出更加準(zhǔn)確的徑跡參數(shù)和誤差矩陣。但是在處理低動量徑跡時(shí)該擬合算法失敗率較高，本文的第一個(gè)內(nèi)容主要是對失敗原因以及方法改進(jìn)的研究。
　　在對重建結(jié)果進(jìn)行分析之后得出擬合失敗的主要原因是擬合徑跡的過程中丟失的擊中點(diǎn)過多。共有三種嘗試的改進(jìn)方法:放寬容易出現(xiàn)連續(xù)丟點(diǎn)層的cut值、使用尋跡算法提供的“參考徑跡”作為系統(tǒng)初態(tài)進(jìn)行濾波過程、采用高斯求和濾波替代線性Kalman濾波。相對于原算法這三種方法

3、均可以降低擬合失敗率，但動量分辨會變差。由于這幾種改進(jìn)均不能兼顧擬合失敗率和動量分辨，因此需要更深入地理解失敗原因，對Kalman擬合算法提出更好的改進(jìn)方案。
　　目前漂移室內(nèi)室已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的老化現(xiàn)象，增益逐年下降，空間分辨變差，擊中效率降低，內(nèi)室的升級改造迫在眉睫。CGEM探測器作為BESⅢ內(nèi)室升級的重要研究方案之一，其信號采集和讀出方法與漂移室差別很大，因此需要開發(fā)全新的數(shù)據(jù)處理軟件，包括模擬、徑跡重建和刻度。其中數(shù)字化模型

4、的建立依賴于增益、洛倫茲角以及到達(dá)陽極的倍增電子簇團(tuán)大小和位置等參數(shù)，因此本文研究的另一個(gè)內(nèi)容是基于Garfield++軟件對CGEM探測器響應(yīng)的模擬。
　　對CGEM探測器進(jìn)行模擬得到了一些初步的結(jié)果，按照目前的設(shè)計(jì)方案，增益約為103～105，在1T磁場下，電子漂移的洛倫茲角約為20.2度;動量為1GeV/c的π-粒子在1T磁場下入射的模擬顯示，產(chǎn)生的倍增電子簇團(tuán)中心在φ方向上的偏移量約為0.24cm，寬度為0.027cm，在