一种特殊的北京谱仪事例起始时间计算方法介绍

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1、一种特殊的北京谱仪事例起始时间计算方法介绍张令1毛泽普2曾云1马想2马秋梅2王亮亮2王纪科2邓子艳2尤郑昀3文硕频2边渐鸣2孙永昭2孙胜森2朱永生2刘怀民2刘春秀2伍灵慧2李卫东2李海波2李刚2张长春2张建勇2邹佳恒4邱进发2何康林2何苗2张学尧4张瑶4季晓斌2杨明2苑长征2冒亚军3俞国威2莫晓虎2袁野2曹国富2黄彬2谢宇广2臧石磊2（1.湖南大学物理与微电子科学学院,湖南长沙410082;2.中国科学院高能物理研究所,北京100049;3.北京大学物理学院技术物理系,北京100871;4.山东大学物理系,济南250100）摘要：本文阐述了一种

2、特殊的北京谱仪III（BESIII）事例起始时间计算方法的基本原理和算法结构，利用漂移室击中信息寻找径迹段,通过对径迹段做直线拟合，最后计算BESIII事例起始时间。并通过蒙特卡罗数据进行调试和检验，证明了该算法的可靠性。关键词：北京谱仪III；事例起始时间；主漂移室；直线拟合中图分类号：TL817文献标识码：A文章编号：8北京谱仪（BESI/BESII）是北京正负电子对撞机（BEPC）上的大型通用磁谱仪，主要用于-粲能区的物理研究。它已经成功工作了十几年，取得了一批具有世界领先水平的物理结果[1国家自然科学基金（10175060）资助作者简介

3、：张令(1982－)，男，湖南人，湖南大学物理与微电子科学学院硕士生，从事微电子学与固体电子学研究]。现在BEPC和BESII正在升级中（BEPC/BESII→BEPCII/BESIII）。BEPCII的亮度将比BEPC提高100倍，最高将达到1033cm-2s-1。BESIII由主漂移室（MDC），飞行时间计数器（TOF），电磁量能器（EMC），子计数器以及超导磁铁系统组成。在BESIII中，带电粒子的动量和电荷通过测量粒子在MDC中的空间径迹的属性决定，径迹的空间位置是利用粒子穿过MDC各个单元时的电离电子的漂移时间来测定。MDC测量到的粒

4、子信息将与TOF、EMC、Muon探测器联合进行粒子种类鉴别。因此可见，MDC的漂移时间对判断粒子的种类和物理分析起到了非常重要的作用，MDC的时间测量精度将直接影响BES的物理分析结果[2]。BESIII用HPTDC芯片、采用流水线工作方式对MDC漂移时间进行测量，由于BEPCII采用双环、多束团对撞机制，束团对撞间隔8ns，BESIII的触发周期为25ns。即在一个触发时钟周期内包含三次束团对撞，触发周期内的一个事例可能来自三个束团中的任何一个。触发系统不能确定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由离线数据处理系统来完成。1

5、事例起始时间算法的总体考虑1.1事例起始时间的定义图1显示了BESIII的事例时序，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，这两个时刻的时间间隔记为TDCM，即是由TOF测量到的该粒子的飞行时间。假设在理想情况下的起始时间正好与一个束团的时间一致。从图可见我们得到的事例是第N个束团产生的。TOF测量到的时间不是实际的粒子飞行时间Tev。为了得到实际的飞行时间我们必须用TDCM8去掉一段时间

6、，这段时间我们定义为事例的起始时间Test，从图中可见一个触发周期内的事例起始时间可能是0、8ns和16ns。如果触发周期的起始时间与束团时间有一个的差别，那么Test将是、和。由此可见，发生在不同束团上的事例的Test是不同的。但是只要我们计算出每个事例的Test，就确定了事例起始时间，即确定了事例产生于哪个束团。8束团N图1BESIII事例时序系统，其中REF为储存环高频时钟81.2事例起始时间算法的总体考虑“事例起始时间确定软件”（Test）是事例重建系统中的一个子系统，它确定事例起始时间[3,4]。如图2所示，它包括MDC快速径迹重建，

7、EMC径迹重建，dE/dx重建，粒子识别和事例起始时间计算几部分。8图2计算事例起始时间流程图8Test的计算主要用MDC的信息和TOF的信息[5-7]。第一种情况，如果有MDC重建径迹信息并有TOF信息，则利用快速重建结果和TOF中的时间信息来计算Test。第二种情况，如果有MDC快速重建径迹但没有TOF信息，就利用MDC快速重建结果的时间信息计算Test[8]。第三种情况，如果MDC的快速重建程序失败，即没有快速重建径迹，那么就如图2中虚框所示部分，我们将利用MDC的击中点信息、几何信息和漂移时间信息，利用特殊的方法来计算事例起始时间（以下

8、简称MDCTest算法）。2　MDCTest算法的总体考虑和具体设计2.1MDCTest算法的总体考虑在前两种计算方法8中，大约有5~6%的事例的径迹