bepc-linac试验束上1gevc多粒子磁谱仪的设计和性能测量

《bepc-linac试验束上1gevc多粒子磁谱仪的设计和性能测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、BEPC-LINAC试验束上1GeV/c多粒子磁谱仪的设计和性能测量*摘要试验束上2Q2D结构的磁谱仪系统由2块二极磁铁和2块四极磁铁以及位置灵敏探测器组成。该磁谱仪的接收立体角5×10-4Sr,动量范围0.2-1.3GeV/c。测量了聚焦面上的束流截面和动量谱。介绍了一种测量电子与质子飞行时间差的动量测量方法。关键词磁谱仪狭缝动量谱飞行时间1引言高能探测器的试验和性能测量最有效的方法是利用加速器的已知粒子束，其中单粒子束流试验是必不可少的方法之一。利用加速器的初级束流打靶产生次级粒子并引出，形成不同应用或研究需要的次级粒子束。引出次级束流，一条合适的束流输运线或分析线必不可少。这样

2、的次级束流线在各个高能加速器实验室都有一条或多条[1][2][3]。利用现有的BEPC(北京正负电子对撞机)电子直线加速器（LINAC）的电子束，快引出方式打靶产生的次级粒子（e±,π±,p…）。并利用磁铁的动量分析能力和聚焦能力组成束流输运线，引出并形成探测器的试验束流线，这也是高能所试验束发展和应用的一个主要目标*国家BEPC改进专项经费资助1)E-mail:lijc@ihep.ac.cn2)李家才，高能所试验束的发展与应用,档案分类HA3983,N01419-7。由于电子束目前的最高能量为1.3GeV，为了获得高能量段的更大的次级粒子产额，以及利用现成的聚焦磁铁的尺寸，从15度

3、产生角引出次级粒子是合适的。我们参考了KEK-PS上的T1试验束线3)M.Takasalcietal,KEKENGINEERINGNOTE,T1BeamLine,8.11.1985，并根据电子直线加速器束流的特点和现成的设备及空间条件，以及探测器对试验束流的要求，设计了这套2Q2D结构的磁谱仪系统4)BEPC直线加速器分支线改进和e、π试验束----技术设计报告,档案分类HA3983,N01419-7。2Q为2块聚焦磁铁LQ1和LQ2,2D为2块偏转磁铁D1和D2.该系统除了2Q2D方式的束流传输结构外，还包括阈式契仑科夫计数器，定位闪烁计数器和位置灵敏的2维读出的多丝正比室。数据获

4、取中利用符合技术在线选择电子或强子，在离线分析中进行径迹重建并选择。这样的磁谱仪系统能满足探测器试验对束流性能的不同要求[4][5]。例如，北京谱仪(BES)上的飞行时间探测器束流试验，它对入射粒子的能量分辨要求不象簇射量能器那样高,但他们的试验测试点多,累积数据量大,需要试验束流有较高的计数率,以及要知道入射粒子的位置和方向.簇射量能器的束流试验除这些要求外,还要求入射粒子有较好的能量分辨(1%左右).2磁谱仪的结构和参数不同的应用要求，磁谱仪的设计差别很大。例如，用于次级低能离子束分析的QMG/2磁谱仪[6]，基本结构为QMDM2D,他分析的动量范围较窄，但动量分辨率高(ΔP/P

5、=0.5-1.8×10-4)。Brookhaven实验室用于多粒子末态产生分析研究的MASS装置(MultiparticleArgoSpectrometerSystem)[7]，MASS包括高动量谱仪(2D)，低动量谱仪(D)和顶点谱仪(Argo),以及火花室，位置灵敏探测器，闪烁计数器和契仑科夫计数器等。因此MASS具备粒子位置探测，质量鉴别和动量分析等功能。8粒子探测器的束流试验需要已知粒子的种类和能量，以及相应的能量分辩。而且需要尽可能宽敞的试验空间，较低的试验区本底。电子直线加速器束流打靶可产生不同种类的次级粒子同时，低能电子和光子本底也非常高）张良生,蒙特卡罗模拟档案分类H

6、A3983,1419-1。所以，探测器的束流试验区应尽可能远离打靶区，便于靶区的屏蔽和降低实验区的本底。但远离打靶区的探测器接收角很小，计数率低。为了减小本底并提高计数率，一个相应的2Q2D结构的束流输运和磁谱仪系统是合适的。2Q满足对束流的X和Y方向上的聚焦，增加了次级粒子接收角（5×10-4单位立体角），提高了计数率。2块偏转磁铁D1和D2，他们的偏转角分别为+140和-170（沿束流方向顺时针偏转为正）。它们对来自靶上的不同能量的次级粒子进行动量选择。这套简结的2Q2D磁谱仪系统的结构设计如图1，磁谱仪中的2块D铁分别向不同的方向偏转结构，具有一定的消色散特性[8],所以这种结

7、构在聚焦面上可获得较高的粒子流强。在束流输运参数匹配上，希望在第一级的偏转磁铁（D1）上有较高的动量色散。便于通过动量狭缝来限制束流聚焦面上的动量误差。该磁谱仪长22米，其中前端真空盒长10米。动量范围0.2-1.3GeV/c，要求动量误差ΔP/P=1%。该磁谱仪的磁铁元件（LQ1,LQ2,D1,D2）的磁场测量参数和束流输运结构参数如表1，根据这些基本参数和束流线性能要求，利用TRANSPORT程序（专门的束流输运计算程序）计算具体磁元件的参数设置。反复