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北京谱仪(BES)是工作在北京正负电子对撞机(BEPC)上的大型磁谱仪,已于2009年成功升级改造为BEPCⅡ/BESⅢ。BESⅢ实验工作在τ-粲能区,包含十分丰富的物理课题,如粲偶素物理、D物理、轻强子谱学、τ物理等,这些研究对理解标准模型,寻找新物理起着重要作用。飞行时间计数器(TOF)是BESⅢ子探测器之一,其作用是测量带电粒子的飞行时间,以鉴别粒子。TOF的几何形状确定后,粒子鉴别能力取决于时间分辨的大小,这就需要对TOF做离线刻度,以提高时间分辨。
本文仔细研究了TOF的离线数据刻度,包括飞行时间刻度、光传播衰减长度刻度、Q0的刻度以及桶部有效速度的刻度。
借鉴BESⅡ与BELLE的经验,结合BESⅢ的实际情况,构造了端盖TOF时间刻度的经验公式。由于TOF电子学测量的Q值存在饱和效应,为了减小对飞行时间分辨的影响,对电子学做了逐道扫描,用来做Q值修正。同时,利用Kalman Filter径迹拟合计算粒子的预期飞行时间,得到了更好的时间分辨。对桶部还分别给出了单层与双层时间的加权结果。
对于端盖TOF,选用Bhabha事例作为刻度样本,由于BESⅢ端盖部分大量材料的影响,电子散射效应较大,导致刻度后的时间分辨约为150ps,比μ的结果110ps要差,但另一方面,由于强子的脉冲幅度分布与电子更加相近,并且Bhabha截面较大,能够满足频繁刻度的要求,所以目前端盖TOF的刻度样本仍选用Bhabha事例;对于桶部TOF,电子与μ刻度后的时间分辨相差不大,电子桶部双层的时间分辨约为82ps。由于时间分辨与束团长度和束团时间关联较强,文中对不同加速器状态下TOF的时间分辨也做了一些讨论。作为强子检验,给出了K/π鉴别的初步结果。
对闪烁体衰减长度、Q0和光在闪烁体中传播的有效速度给出了刻度结果,检查了衰减长度随时间的变化,利用光在闪烁体中传播的有效速度可以计算中性径迹击中闪烁体的位置。