BESⅢ CsI（Tl）晶体量能器LED-光纤监测系统的研究

摘要

北京正负电子对撞机(BEPC)及其探测器(BES)，自1989年建成以来，在2-5GeV这一能区已经成功运行了12年，取得了重要的物理成果。如今，原来的加速器和探测器已经不能满足进一步探索这一领域前沿课题的需要，为此对正负电子对撞机和探测器进行全面的升级改造，即BEPC Ⅱ和BESⅢ。 电磁量能器(EMC)是BESⅢ的重要子探测器之一，其主要目的和任务是测量正负电子对撞后末态中带电粒子和中性粒子的能量。本文是在EMC的制造过程中完成的，介绍了EMC的总体设计，包括CsⅠ(T1)晶体的选择，EMC的结构，重点针对监测晶体单元由于辐照损伤而造成光传输能力降低情况的LED-光纤监测系统的设计和建造进行研究。 BESⅢ CsⅠ(T1)晶体量能器采用了LED-光纤监测系统，它能够监测晶体探测单元和电子学通道的日常运行和性能变化，并在晶体探测单元制造中的存放，组装和运输等过程中通过快速对照测量，检验每个过程中的质量和可靠性。用于桶部的每套器件的单根光纤光输出均匀性低于7％，通过参考系统测量数据的修正和环境温度的修正，系统稳定性为：0.1％。完全可以满足BESⅢ量能器监测的需要。文章介绍LED-光纤监测系统的设计，研究和性能测试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章北京正负电子对撞机和北京谱仪的升级改造

1.1物理目标

1.2北京正负电子对撞机的升级改造

1.3北京谱仪(BESⅡ)

1.4北京谱仪(BESⅢ)的升级改造

第二章电磁量能器的物理基础

2.1粒子与物质的相互作用

2.1.1带电粒子通过介质时的电离能损

2.1.2带电粒子通过介质时的多次库仑散射

2.1.3快速带电粒子的韧致辐射

2.1.4切伦科夫辐射、穿越辐射和同步辐射

2.2电磁簇射

2.3闪烁体

2.4电磁量能器

第三章北京谱仪(BESⅢ)中的电磁量能器

3.1概述

3.2 BESⅢ中的电磁量能器

3.2.1晶体的选择

3.2.2读出电子学系统

3.2.3量能器的基本构造

第四章BESⅢ Csl(TI)晶体量能器LED-光纤监测系统

4.1引言

4.2量能器光脉冲监测系统的方案介绍

4.3各分系统的性能和测试结果

4.3.1 LED的选择和性能测试

4.3.2光纤系统

4.3.3光学均匀器性能的测试

4.3.4参考系统

第五章光纤束的均匀性和LED-光纤监测系统的稳定性

5.1光纤束的均匀性

5.1.1光纤束均匀性的测量方法

5.1.2混光器均匀性对光纤束均匀性的影响

5.1.3光纤束均匀性的测量结果

5.2混光器、光纤束和LED的组合

5.2.1混光器和光纤束的组合

5.2.2混光器-光纤束和LED的组合

5.3系统的稳定性测试

5.3.1对晶体测量值进行温度修正

5.3.2对晶体测量值进行LED发光不稳定性修正

5.3.3对参考系统的测量值进行温度修正

5.3.4对晶体的测量值同时进行温度和LED发光不稳定性的修正

第六章总结和展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的科研成果