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1、利用TOF和MDC信息计算北京谱仪III事例起始时间的算法研究马想毛泽普打李卫东马秋梅-王大勇王亮亮打张长春-邱进发'张学尧'，季晓斌张瑶"，郑直蔦俞国威蒋林立S臧石磊1邓子艳'文硕频-孙永昭-刘春秀伍灵慧何康林1何苗刘怀民〔冒亚军'袁野,尤郑旳谢宇广'(1.中国科学院高能物理研究所，北京100049;2.中国科技大学，安徽合肥2300263.北京大学物理学院技术物理系，北京100871;4.山东大学，山东济南250100)摘要：本文主要阐述了北京谱仪III(BES1II)事例起始吋间计算系统的基本原理和程序结构，利用MDC径迹、TOF信息联合计算方法和并独使用MDC方法完成BES11I事例起
2、始时间的计算。通过蒙特卡罗数据，包括对撞事例和宇宙线事例的运行、检验和调试，证明了系统是稳定和可靠的。关键词：北京谱仪III;事例起始时间；飞行时间计数器；主漂移室中图分类号：TL817文献标识码：A文章编号：北京谱仪(BES)是北京止负电子对撞机(BEPC)上的大型通用磁谱仪。它L1经成功工作了十几年，取得了-批具有世界领先水平的物理结果⑴。现在BEPCI/BESII止在升级改造成BEPCII/BESIIIoBEPCII的亮度将比BEPCI提高100倍，最高将达到lO'Ws-1oBESIII山子探测器：主漂移室(MDC),飞行时间计数器(TOF),电磁量能器(EMC),卩子计数器及超导磁铁纽
3、成，共同完成BESIII物理事例的末态带电和中性粒子的空间位置、动量、能量等性能测量，实现t—粲能区的物理研究"⑴。在BESIII中MDC承担带电径迹的空问位置、动最、电荷测量，并与TOF、EMC、Muon探测器联合进行粒子种类鉴别，I佃这些信息的精度都山MDC的时间测量精度决定，所以事例时间测量系统是BES最重要的系统，它直接影响BESIII的物理结果。BEPCII采用双环和多束团对撞机制，束团对撞间隔8ns,BESIII触发时钟周期25ns,即在一个触发时钟周期内包含有三次对撞，周期内的一•个触发事例可能来自三个束团作者简介：马想(1980—),女，河北人,博士生,从爭粒子物理打原子核物理
4、学研究中的任何一个，因此在线数据获取系统无法给出每一个事例的准确时间起点，计算每个事例的起始时间只能山离线数据处理系统来完成。1BESIII事例起始时间计算的基本原理1.1确定事例起始时间算法的桀体考虑BESIII和BEPCII的时间系统如图1所示。BEPCII的高频时钟为500MHz(周期为2ns),存储环中将有93个束团运行,每个束团的时间间隔为8nsoBESIII在线触发系统时钟是从高频时钟分频后得到的40MHz的吋钟，即触发系统的周期为25nsoBESIII吋间测杲系统用CERN研制的HPTDC作为时间测量的主要芯片，制发系统的触发时间信号是从时间精度瑕高的TOF和量能器(EMC)得
5、到。从图1中可到在一个触发周期内有三个束团对撞，对于一•个事例在线系统不能确定是哪个束团产生的，产生在这三个束团之间的事例时间差异可以达到16nso另外山于TOF测量到的信号来自于带电粒子到达TOF后给出，山于粒子种类的不同、动量大小不同朿团(8ns)引起的飞行吋间的差异大约在13ns之间算事例吋间起点TcS(只能山离线分析系统ll,o另外触发系统采用的触发逻辑也大约來完成。有200ns的时间的不确定性⑴，所以准确计REF(2ns)JinjwuuuuuuuinnjuumnjuinfuinnnmuuuuinimnmnnnnjuinnjL:束团N0000f0图1事例时间系统加速器高频时钟(REF)
6、.束团、流水线时钟和束团对撞后TOF上产生的信号如图1所示，时间测量的探测器以TOF为例,假设某时刻第N个束团对撞产生一个好事例，它的末态带电粒子击中TOF并产生一个信号，触发判选系统根据判选条件选中了该事例。通过电子学系统记住TOF信号到达的时刻，以及对撞束团对应的时钟周期的前沿时刻，这两个吋刻的时间间隔计为TDCM,R足山TOF测量到的该粒子的飞行时间。假设在理想情况下(实际情况不会止好是这样)，某一个触发周期内的第一个束团止好位于周期的前沿时刻，那么对于发生在这个束团上的事例，TOF测杲到的粒子的飞行时间(TDCM)是准确的。如果事例是发生在第二或第三个束团上，TOF测量到的粒子的飞行时
7、间(TDCM)则大于粒子的实际飞行时间(Uv)，根据触发判选系统和电子学系统实际操作的需要，好事例的判选也许会在一•到二个触发周期内进行。所以TOF测量到的粒子的飞行时间(TDCM)通帘大于粒子的实际飞行时间(Qv)，山图1所示，这个吋间间隔设为Tcs(,发生在不同束团上的事例的Tcst是不同的。我们定义该时间间隔为事例的起始时间,只要我们计算出每个事例Test,确定了事例起始时间,也就确定了事例
