BESⅢ漂移室新内室的建造及宇宙线测试

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北京谱仪(BESⅢ)是运行在北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)上的大型粒子探测器,主要对τ-粲能区的末态粒子进行能量、动量的精确测量,为物理研究提供实验数据。作为径迹探测器的漂移室是BESⅢ最主要的探测器之一,具有130μm的位置分辨、0.5%(1GeV/c)的动量分辨,并且能在BEPCⅡ的高亮度条件下稳定运行。  漂移室是BESⅢ的最内层探测器,与BEPCⅡ的束流管相邻,因此,对撞区的高本底对漂移室产生了不利影响。2012年,漂移室的内室部分阴极丝出现了Malter效应,产生了持续放电,不能正常工作。经过向漂移室的工作气体中加入微量的水蒸气后,Malter放电效应得到解决。同时,内室部分阳极丝由于长时间工作在高本底环境中,也发生了老化,增益出现了明显的下降。为了保证漂移室的正常工作,需要建造一个新内室,以替换老化的内室。  新内室采用了台阶端面板结构,在保证有效探测立体角不变的条件下减短丝的长度,从而减少单丝计数率,提高室体的性能。对新内室端面板和碳纤维内筒进行了精确的加工和组装,测量结果符合设计要求。在新内室的布丝过程中,对丝的张力和漏电流进行了多次测量,对不满足要求的丝进行了更换,保证了布丝的质量。  新内室宇宙线测试是新内室建造过程中一个重要的环节,主要对新内室进行质量检测和性能测试,发现和解决隐藏的质量问题。首先,设计了新内室的密封与屏蔽结构,安装之后进行密封性检测,测量结果显示新内室具有很好的气密性。然后,完成了前端电子学的安装,以及后端电子学和数据获取系统的调试,并完成了所有漂移单元的扫描测试以及工作高压的调整。最后,在不同工作高压及电子学阈下集中获取宇宙线事例,并对获取的数据进行了分析,主要包括空间分辨、dE/dx分辨以及单元效率。  作者主要参与的工作有新内室丝张力测量、新内室漏电流测量以及新内室宇宙线测试部分。宇宙线测试的结果表明,在工作电压为2200 V的条件下,新内室具有129μm的空间分辨,7.8%的dE/dx分辨,探测效率大于99%,性能指标均满足设计要求。
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