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.doc

马想1,毛泽普1,李卫东1,马秋梅1,王大勇1,王亮亮1,张长春1,邱进发1张学尧4,季晓斌1,张瑶4,郑直1,俞国威1,蒋林立2,臧石磊1,邓子艳1文硕频1,孙永昭1,刘春秀1,伍灵慧1,何康林1,何苗1,刘怀民1,冒亚军3袁野1,尤郑昀3,谢宇广1(,北京100049;,,北京100871;,山东济南250100)摘要:本文主要阐述了北京谱仪III(BESIII)事例起始时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单独使用MDC方法完成BESIII事例起始时间的计算。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)是北京正负电子对撞机(BEPC)上的大型通用磁谱仪。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]。现在BEPCI/BESII正在升级改造成BEPCII/BESIII。BEPCII的亮度将比BEPCI提高100倍,最高将达到1033cm-2s-1。BESIII由子探测器:主漂移室(MDC),飞行时间计数器(TOF),电磁量能器(EMC),μ子计数器及超导磁铁组成,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τ-粲能区的物理研究作者简介:马想(1980-),女,河北人,博士生,从事粒子物理与原子核物理学研究[1]。在BESIII中MDC承担带电径迹的空间位置、动量、电荷测量,并与TOF、EMC、Muon探测器联合进行粒子种类鉴别,而这些信息的精度都由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由离线数据处理系统来完成。。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8ns。BESIII在线触发系统时钟是从高频时钟分频后得到的40MHz的时钟,即触发系统的周期为25ns。BESIII时间测量系统用CERN研制的HPTDC作为时间测量的主要芯片,触发系统的触发时间信号是从时间精度最高的TOF和量能器(EMC)得到。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16ns。另外由于TOF测量到的信号来自于带电粒子到达TOF后给出,由于粒子种类的不同、动量大小不同引起的飞行时间的差异大约在13ns之间[1]。另外触发系统采用的触发逻辑也大约有200ns的时间的不确定性[1],所以准确计算事例时间起点Test只能由离线分析