飛行時間系統(tǒng)是北京譜儀上區(qū)分粒子的主要裝置(已修改)
2025-07-04 17:10 本頁面
【正文】 飛行時間計數器飛行時間計數器置于主漂移室和晶體量能器之間（），，基本覆蓋了主漂移室和量能器的接收度。飛行時間計數器用來測量帶電粒子在主漂移室內的飛行時間，主要功能是通過所測量的飛行時間信息，結合主漂移室測得粒子的動量和徑跡，從而辨別粒子的種類；同時它也參加第一級觸發(fā)判選；而且可以利用不同探測器輸出信號之間的時間關系來排除宇宙線本底。 BESIII總體框圖。桶部和端蓋TOF都是置于主漂移室和量能器之間，前者將固定于主漂移室上，后者固定到端蓋量能器上。 飛行時間計數器主要物理目標是粒子鑒別，其能力大小主要由相同動量粒子的飛行時間差和飛行時間計數器的時間分辨率所決定。飛行時間差隨飛行時間計數器的內半徑的變大而增加；時間分辨率分別由正負電子對撞的起始時間推算精度和粒子打到飛行時間計數器后測量的截止時間的精度決定，其中飛行時間計數器的本征時間分辨率是主要因素。 TOF時間分辨率分析每層TOF的時間分辨率受多種因素影響，總的時間分辨率可表示為：1) , TOF 本征時間分辨。TOF 本征時間分辨與閃爍體和光電倍增管的性能、參數直接相關，如下面的公式所示[1]： 其中，是閃爍體的衰減時間，L是擊中位置到光電倍增管的距離，是光電倍增管中光電子的渡越時間漲落，是光電子數。 與閃爍體的光產額、厚度、衰減長度、光傳輸距離和光電倍增管的量子效率都有關：其中，是光波長， 是單位厚度閃爍體的光產額， 是粒子穿過閃爍體的厚度，閃爍體的衰減長度, 是光電倍增管的量子效率函數。根據我們和BELLE的經驗，我們希望單層TOF的本征時間分辨率達到80ps（ and ）。2) , 束團時間不確定性。束團時間的不確定性與加速器儲存環(huán)中的高頻時鐘和穩(wěn)相精度有關。根據BEPCII的設計指標，其高頻時鐘周期為2ns，穩(wěn)相精度為1176。，所以本征的束團時間誤差為５ps。考慮到在讀出過程中，時鐘信號傳輸和寄存等會造成時間晃動，我們希望這項誤差達到20ps以內。3) , 束團長度形成的對撞時刻的不確定性。正負電子兩個束團都有一定長度，這樣它們相撞的準確時刻無法知道。根據BEPCII的設計指標，即50ps。兩束團相撞可以簡化考慮為一個靜止、一個運動，相撞發(fā)生的幾率是兩個束團密度的乘積。這樣，如果考慮兩個束團密度都按高斯分布，其標準偏差將不確定性減少倍,即 35ps。 4) , 來源于粒子擊中閃爍體的Z向定位的不確定性。在測量飛行時間時，閃爍體中的光傳輸時間必須要扣除。其精度取決于由MDC徑跡重建外推的閃爍體的Z向定位。根據模擬，其精度為幾個毫米，, 這項誤差約為25ps。5) , 來源于電子學時間測量。TOF電子學時間測量將使用CERN HPTDC，其設計指標為25ps。6) , 來源于預期飛行時間不確定性。TOF粒子鑒別能力受測量與預期的粒子飛行時間之差影響。預期的粒子飛行時間的精度取決于徑跡長度和動量的精度，即MDC的性能。根據模擬，徑跡長度的重建誤差為毫米量級。在1Tesla時，%。所以，我們估計的誤差約為 30ps。7) ,來源于電子學閾效應的時間修正過程。T(ns)V(mv)圖 過閾甄別時間測量的修正TOF 的時間測量將采用過閾甄別，這樣對幅度不同的信號將產生測量誤差，所以在刻度重建過程里將利用幅度值進行修正，修正的精度取決于幅度測量的精度和閾值的高低。為提高修正精度并壓低
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