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BESⅢ电磁量能器粒子鉴别和位置重建及其修正的改进

作　者: 李宁博
导　师: 郭立波；刘春秀
学　校: 南京师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 电磁量能器粒子鉴别位置重建位置修正
分类号: O572.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电磁量能器是北京谱仪(BESIII)的重要组成部分之一,它承担着BESIII电子和中性粒子能量、位置的测量及粒子的识别,要求好的能量分辨、位置分辨和探测效率。量能器簇射位置的重建精度直接影响着末态粒子π0、η等中性粒子的重建,不同粒子在量能器中有不同的信息,这一点可以用于粒子鉴别。本论文主要在原有重建软件的基础上进行研究和改进,包括两个部分：第一：基于神经网络方法的EMC粒子鉴别算法的改进；第二：量能器不同的位置重建方法以及位置修正的改进。其中第二部分是本论文研究的重点。BESIII上许多重要的物理课题都对粒子鉴别性能提出了很高的要求,对于给定的硬件和软件系统,粒子鉴别的性能主要取决于粒子鉴别所用的鉴别参数以及粒子鉴别算法。由于在量能器中的沉积能量不同,可以对电子和π介子进行很好的识别。通过研究发现改进EMC粒子鉴别算法可以有效的提高e/π的鉴别效率,包括增加描述簇射形状的参数和用更为精确的kalP代替原有的MDC重建动量recP。对于电子和光子位置的测量是量能器的一个主要功能之一,而与物质的相互作用以及重建算法本身引起的偏差等因素都会导致重建位置与预期位置有偏移。为了达到好的位置分辨,就需要仔细研究位置重建的算法,优化各种参数,把量能器重建得到的位置尽量修正到入射粒子的准确期待位置。目前量能器位置重建软件已经成功用于真实数据,但软件仍需进一步改进。在研究位置修正时,端盖因其几何结构较为复杂,没有进行修正；而桶部仅对蒙特卡罗模拟研究给定了简单的位置修正参数,应用于真实数据。本论文在该位置重建软件的基础上,主要研究了不同的位置重建方法,确定晶体前端定位的对数权重作为默认算法,并在此默认算法下对量能器的桶部和端盖均进行了详细的位置修正,同时考虑了位置修正参数对簇射能量和位置的依赖,从而提高位置重建的性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章引言  13-19
  1.1 粒子物理  13-14
  1.2 高能物理实验  14-15
  1.3 粒子物理离线软件  15-16
  1.4 选题背景和论文结构  16-17
  1.5 本章小结  17-19
第二章北京正负电子对撞机和北京谱仪  19-37
  2.1 北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)  19-20
  2.2 北京谱仪(BESⅢ)的物理目标  20
  2.3 北京谱仪(BESⅢ)  20-30
    2.3.1 束流管  21-22
    2.3.2 主漂移室  22-25
      2.3.2.1 丝层结构  23-24
      2.3.2.2 单元结构  24-25
    2.3.3 飞行时间计数器  25-26
    2.3.4 电磁量能器  26-27
    2.3.5 μ子鉴别器  27-29
    2.3.6 超导磁体  29
    2.3.7 电子学系统  29
    2.3.8 触发判选系统  29-30
    2.3.9 数据获取系统  30
  2.4 北京谱仪(BESⅢ)离线软件系统  30-36
    2.4.1 离线计算机环境  31-32
    2.4.2 BESⅢ离线数据框架(BOSS)  32-33
    2.4.3 BESⅢ探测器模拟系统(BOOST)  33-34
    2.4.4 BESⅢ离线重建系统  34-35
    2.4.5 BESⅢ离线刻度系统  35
    2.4.6 BESⅢ物理分析工具软件  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章 BESⅢ电磁量能器的介绍  37-45
  3.1 电磁量能器的基本原理  37-38
  3.2 电磁量能器的离线重建与刻度  38-43
    3.2.1 晶体能量刻度  39
    3.2.2 能量簇团寻找  39-40
    3.2.3 种子寻找  40
    3.2.4 能量簇团劈裂  40-41
    3.2.5 簇射能量计算及修正  41-42
    3.2.6 簇射位置计算及修正  42-43
  3.3 本章小结  43-45
第四章基于神经网络方法的EMC粒子鉴别算法的改进  45-51
  4.1 简介  45-46
  4.2 神经网络方法简介  46
  4.3 EMC粒子鉴别算法的改进  46-50
    4.3.1 增加新参数  48-49
    4.3.2 改变参数中的动量  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章量能器的位置重建及其修正的改进  51-85
  5.1 量能器的位置重建  51-53
    5.1.1 位置重建原理及现状  51-52
    5.1.2 位置分辨的定义  52-53
  5.2 对数权重重建算法下a_0参数的研究  53-54
  5.3 位置重建方法的研究  54-57
    5.3.1 簇射最大位置方法的介绍  54-56
    5.3.2 四种方法的研究  56-57
  5.4 位置修正的研究  57-75
    5.4.1 位置修正方法  57-64
      5.4.1.1 桶部的位置修正方法  59-60
      5.4.1.2 端盖的位置修正方法  60-64
    5.4.2 位置修正之前模拟数据和真实数据的差异  64
    5.4.3 蒙特卡罗模拟的位置修正  64-73
      5.4.3.1 桶部  65-68
      5.4.3.2 端盖  68-73
    5.4.4 真实数据的位置修正  73-75
      5.4.4.1 桶部  73-75
      5.4.4.2 端盖  75
  5.5 位置重建性能的检查  75-81
    5.5.1 电子的位置分辨  76-80
    5.5.2 π~0的质量分辨  80-81
  5.6 本章小结  81-85
第六章总结和展望  85-87
参考文献  87-89
致谢  89

BESⅢ电磁量能器粒子鉴别和位置重建及其修正的改进

内容摘要

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