束损Cerenkov探测器研制与混光器均匀性研究

论文摘要

北京正负电子对撞机（BEPC）及其探测器—北京谱仪（BES），自1989年建成以来，在2-5Gev这一能区已成功地运行了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BEPCⅡ和BESⅢ。正在升级改造的北京正负电子对撞机BEPCⅡ，采用当今世界上最先进双环交叉对撞技术，即在BEPC现有的储存环内增建一个储存环，使得升级后的亮度比目前提高约两个数量级。而对于使正负电子加速到1.55-1.89GeV的直线加速段，常因聚焦不好，会导致束流管中束流丢失。本文主要介绍一种新型的利用光纤中产生的Cerenkov光监测直线段束流丢失的探测器，其具有运行稳定、使用方便、安全等优点。同时，对石英光纤中Cerenkov光的产生进行了MC模拟，并对混光器的均匀性进行了研究。最后，对北京正负电子对撞机二期工程中的北京谱仪子探测器CsⅠ（T1）量能器的CsⅠ（T1）晶体读出元件硅光二极管（Photo Diode）的性能检测进行简要介绍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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 北京谱仪（BESIII）中的电磁量能器
• 2.1 概述
• 2.2 BESIII中的电磁量能器
• 2.2.1 晶体的选择
• 2.2.2 读出电子学系统
• 2.2.3 量能器的基本构造
• 第三章 Cerenkov（切伦科夫） MC 模拟与束损探测器
• 3.1 概述
• 3.2 Cerenkov 光的产生原理与特点
• 3.2.1 Cerenkov 光的产生
• 3.2.2 切伦科夫辐射光谱及光子密度分布
• 3.2.3 切伦科夫辐射的发光时间
• 3.3 切伦科夫光的 MC 模拟
• 3.4 束损 Cerenkov 探测器
• 3.4.1 探测器结构
• 3.4.2 束损 Cerenkov 探测器制作原理与工作过程
• 第四章 BESIII 量能器 LED 光脉冲监测系统中的混光器研究
• 4.1 概述
• 4.2 量能器光脉冲监测系统的方案介绍
• 4.3 光学均匀器性能的测试
• 4.3.1 光纤束均匀性检测装置
• 4.3.2 光纤束均匀性检测结果
• 4.3.3 混光器改进
• 4.3.4 用新混光器测光纤束均匀性
• 4.3.5 不用混光器光脉冲监测系统的光均匀性和稳定性
• 4.3.6 用混光器后光脉冲监测系统的光均匀性和稳定性
• 4.3.7 用混光器后各路光纤均匀性和稳定性的统计分布
• 第五章 BESIII 量能器 CsI（Tl） 晶体读出硅光二极管的检测
• 5.1 概述
• 5.2 PD 的重要参量检测
• 5.2.1 暗电流测量
• 5.2.2 PD 的结电容测量
• 5.2.3 PD 的老化
• 5.2.4 PD 的光电转换效率的测量
• 5.3 PD 分类与测量结果
• 第六章 前置放大器检测
• 6.1 前言
• 6.2 检测的目的
• 6.3 测量过程
• 6.3.1 测量装置
• 6.3.2 测量系统原理图
• 6.4 测量原理与系统的刻度
• 6.4.1 测量原理
• 6.4.2 系统的刻度
• 6.5 测量结果与进度
• 结论
• 参考文献
• 致谢