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1、第16卷 第7期强激光与粒子束Vol.16,No.72004年7月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSJul.,2004文章编号:100124322(2004)0720939204X北京正负电子对撞机试验束描迹仪的应用11111222刘士兴, 张永明, 张 健, 卫小乐, 阴泽杰, 刘正全, 崔象宗, 李家才(1.中国科学技术大学近代物理系,安徽合肥230027;2.中国科学院高能物理研究所,北京100039) 摘 要:试验束能提供不同种类、一定动量的单粒子束流。用三个多丝正比室做探测器,采用阴极感应电荷重心读出的方法,由单个多丝室对粒子击中点的二
2、维坐标进行定位,粒子在三个室平面上的二维坐标经拟合后精确地描绘出北京正负电子对撞机试验束单粒子束流的径迹及入射方向。对阴极感应电荷重心读出的理论、实现方法及数据处理做了详细论述,并给出了实验结果。 关键词:试验束单粒子束流; 描迹仪; 多丝正比室; 阴极感应电荷重心读出 中图分类号:TL506文献标识码:A 北京正负电子对撞机(BEPC),由电子直线加速器、正负电子储存环和北京谱仪组成。正常运行时,电子直线加速器向储存环每次提供束流1h,等待约3h。试验束装置正是充分利用这段空闲时间和直线加速器的束流,是附设在直线加速器上可提供多种用途的束流试验站。利用直线加速器全能
3、量的电子束团,打不同的靶,产生一定能量分布的e,π,p,通过窗口选择、磁场偏转、真空传输、探测器测量,可以选择得到确定粒子类型、动量、空间位置的单粒子试验束。这种单粒子试验束用于实验物理探测器原形和模型的束流试验、探测器性能测量和刻度、探测器数据的算法研究和改进以及加速器元件和束流性能的研究提高。描迹仪就是把试验束上的单个带电粒子在空间的运动轨迹精确记录下来的探测装置。BEPC试验束在10号厅形成多个打靶站点,以适用于不同的实验要求。分叉延长线(E3试验束流线)首先用两块偏转磁铁将来自直线加速器的电子束偏转18.6°,经3块四极磁铁聚焦后,送到次级束产生靶,次级试验束在15
4、.4°产生角引出,经LQ1,LQ2聚焦,D1,D2做动量选择,提供单粒子试验束流。图1为分叉延长线上磁铁及探测器分布位置示意图,图中TRT为次级束产生靶,S1,S2,S3是闪烁计数器,可作为飞行时间探测器单独使用,区分动量相同质量不同的粒子;C是契伦可夫计数器,用于区分时间间隔小于2.5ns的不同种类粒子;M1,M2,M3是多丝正比室,作为描迹仪探测器,给出粒子的位置信息。利用飞行时间探测器,多丝正比室和契伦可夫计数器,并在电子学上采用多重符合技术,试验束可以提供不同动量的(+/-)e、(+/-)π单粒子束流,适用于不同的实验要求。Fig.1Schematicdrawing
5、ofdetectorsandmagnetsonE3beamline图1 分叉延长线上磁铁及探测器分布位置示意图1 系统的结构和特点 多丝正比室作为描迹仪的探测器,它连续灵敏,空间分辨和时间分辨性能都很好,可以工作在强束流的场合,对带电粒子的探测效率接近100%。图2为描迹仪系统的结构图,探测器由三个轴向排列的多丝正比室构成,多丝正比室的窗口面积为80mm×80mm,每个室由一个阳极丝面和两个阴极丝面组成,阴极丝为直径<50μm的镀金钨丝,阴极丝面上的丝距0.7mm。两个阴极面上的阴极丝相互交错呈直角,6根丝为一组作为一个阴极条,则每个阴极面上有16组阴极条,每个阴极条对应
6、一个电荷灵敏放大器,包括电荷积分、放大和成形。阳极丝面位于两个阴极丝面之间,阳极丝与其中的一个阴极面上的阴极丝(设定为x方向)平行,阳极丝为直径20μm的镀金钨丝,丝间距2mm,所有的阳极丝连接到一起,输出的阳极信号经过快前放、甄别、符合送给CIA(电荷积分ADC)作为门控信号。前端电子学与多丝室做成一体,每一路电荷放大器做成一个小的插件。X收稿日期:2003210220;修订日期:2004201209基金项目:BEPC改造子项目经费资助课题作者简介:刘士兴(1969—),男,博士生,主要从事核电子学与信息处理方面的研究;E2mail:liusx@ustc.edu。©199
7、5-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.940强激光与粒子束 第16卷对应两个阴极面,每个多丝室配有2块母板,每个母板上有16个电荷放大器的插槽,x方向阴极条对应的母板上还有第17个插槽,供阳极触发电路使用。数据获取(DAQ)由3个CIA205型电荷积分ADC,1个CCU299型CAMAC机箱控制器和一台PC机组成。当带电粒子沿z轴方向穿过多丝室时,多丝室的阳极丝上就会感应到负的脉冲信号,经阳极触发电路处理后送出t
