BEPCII亮度实时监测PPT课件

1、许咨宗1BEPCII亮度实时监测热烈祝贺核电子学与探测器联合实验室成立3周年许咨宗2yxyxfICINfNscmL4)(12()()()()SBSBSBSBdn dtLdn dtL式中流强I以安培为单位，C=3.111036。若运行时I+ I- ，则亮度和流强I的平方成正比单轫致辐射Bhabha :e+ e-e+ +e- +双轫致辐射 :e+e-e+e-+ 2小角度Bhabha散射:e+e- e+e-亮度亮度L和亮度监测和亮度监测一，一， 引言引言许咨宗3为什么选择单轫致为什么选择单轫致Bhabhaeeee许咨宗4事件集中在入射束方向的约1毫弧度的前向。在离对撞点3米处束斑若干毫米计算率高可实

2、现Bunch-by bunch的实时监测优点：缺点：能量连续分布的光子，难以对系统进行标定许咨宗5布局和方案：布局和方案：许咨宗6许咨宗7许咨宗8 按照得到的监测器各部分尺寸，利用GEANT4来模拟(模拟中两个光电倍增管 都使用的是R7400U-06)研究了亮度监测的整个过程，包括：单轫致辐射产生的光子在转换体中的电磁簇射；次级正负电子在熔融石英中产生契仑柯夫光的过程；契仑柯夫光在熔融石英和光导中的传播；契仑柯夫光的收集效率；在光电倍增管的光阴极产生的光电子的个数。在这里利用BBBREM产生了100000个事例，这些事例产生的单轫致辐射光子作为入射粒子来进行模拟。R&D许咨宗9接受度的

3、研究接受度的研究由图可知两种不同情况下能通过准直孔的辐射光子占总光子数的比值分别为92.9%和82.3%。单轫致辐射光子投射在钨准直器xy平面的位置分布许咨宗10光电子产额和物理接受度：从图中可以看出，在100000个事例中，两个光电倍增管收集到的光电子数大于等于1的事例数分别为55083和54964考虑到束团的大小对对撞点的影响，模拟得到的最终在PMT的光阴极上收集到的光电子的谱如图所示许咨宗11二， 实验标定：1电子束对系统的时间、幅度特性的研究许咨宗12400MeV电子的光电子谱（上）和ADC谱（下）能量分辩（光电子数分辨）很差是可用理解的许咨宗13TDC谱时间分辩200ps许咨宗14折

4、合到光阴极的平均光电子数分别为7.65.9和6.14.5台基ADC实验安排2 宇宙线刻度许咨宗15时间分辨为0.25ns许咨宗16Energy(MeV)Number of PhotoelectronCalibration factorSimulatione- beam test40060.838.128.817.50.4740.41350083.146.233.520.70.4030.33560097.153.038.020.20.3910.298实验对模拟的光电子产额的标定因子比较电子入射时光电倍增管的光阴极上收集到的光电子数模拟的结果和实验所得到的结果，可以得到平均的标定因子为0.4230

5、.203许咨宗17BEPCII亮度监测器第一阶段亮度监测器第一阶段的运行和初步结果的运行和初步结果许咨宗18许咨宗19许咨宗20亮度监测器运行模式亮度监测器运行模式 bunch by bunch模式 Bunch by bunch模式下，对光电倍增管输出的亮度信号进行一系列处理，最终在计算机上显示每一个束团的亮度信息。它由三部分组成：前端信号处理电路对光电倍增管输出信号放大甄别成形；亮度监测插件存储每个束团的亮度数据；系统监测控制软件读取亮度监测插件中的亮度数据，绘制成直方图显示，并控制系统运行许咨宗21初步结果初步结果（逐束团）（逐束团）单束团对撞时在软件上显示的亮度监测器记录的信号(包括亮度

6、信号和背景信号)两对相距8ns的束团通过对撞点(不对撞)在亮度监测器上产生的时间间隔8ns的背景信号两对相距8ns的束团通过对撞点(对撞)在亮度监测器上产生的时间间隔8ns的信号从图中可以看出，监测器系统给出的信号与每对束团的在亮度监测器中产生的信号在时序上是一一对应的许咨宗22束流对撞优化束流对撞优化从图可以看出亮度监测器的计数的最大值分别对应x=-0.7mm和y=-0.02mm。许咨宗23BEPCII亮度监测器第二阶段亮度监测器第二阶段的运行和初步结果的运行和初步结果许咨宗24亮度信号在监测器上产生的信号亮度信号在监测器上产生的信号单束团对撞时在软件上显示的亮度监测器记录的信号(包括亮度信

7、号和背景信号)50个束团对撞时在软件上显示的亮度监测器记录的信号(包括亮度信号和背景信号)相对延迟需要调整合适许咨宗25相对亮度相对亮度(负电子端负电子端)单束团对撞时亮度监测器记录的信号随阈值的变化(包括亮度信号和背景信号)单束团不对撞时亮度监测器记录的背景信号随阈值的变化许咨宗26相对亮度相对亮度(负电子端负电子端)亮度计数与电流乘积的关系yxyxfICINfNscmL4)(12许咨宗27相对亮度误差的计算相对亮度误差的计算tnbn实验测量的量： ， ， ， 。分别表示记录的对撞时、不对撞的计数以及它们对应的更新环数。1、对计数率进行丢失计数率的修正：2、计数的统计误差： 3、b6(1),

8、1.25 10 /2ttRRnnnfsf66221010()nnnn6622221010() (/)bbbbbnnbbbnnn610 /0.8bbsbRnnnnnf62211100.80.8bsbnnbnn许咨宗28相对亮度误差的计算相对亮度误差的计算(以I+=5.11mA,I-=5.02mA数据为例）阈(mV)100200300400500600800100012001400nT25991199461624513535112819226603633051509649n26261201051635113608113329260605133091510649102.589.780.973.867

9、.360.949.236.424.616.18575754203062501921205817.5018.515.213.011.110.08.86.94.82.60317752441319914166281385311335741440641866811130.2113.7102.493.385.077.062.145.924.720.10.00410.00470.00510.00560.00610.00680.00840.01130.01320.026nbnbnsbnsbsbsbn不同阈值的亮度计数和对应的误差 相对亮度误差可达千分之五，甄别阈400mV,5mA/bunch许咨宗29绝对亮

10、度的计算绝对亮度的计算1、PMT放大倍数的标定放大倍数的标定The type of PMT03HB145306CB209006CB209306CB2096AT3186old03old06The mean value of PMT gain(105)2.866.921.883.103.784.576.07The error of PMT gain (104)0.0350.110.0110.0500.0600.0130.032The sigma of PMT gain (105)0.4391.1480.3340.5010.6900.7210.822The PMT gain and gain spr

11、ead表中红色表示负电子端使用的PMT，蓝色表示正电子端使用的PMT许咨宗30绝对亮度的计算绝对亮度的计算2、前端放大电路阈值的标定、前端放大电路阈值的标定2#box 负电子3#box 正电子许咨宗31绝对亮度的计算绝对亮度的计算3、PMT光阴极收集的光电子的误差光阴极收集的光电子的误差光电子数VS误差(线形拟合)许咨宗32绝对亮度的计算绝对亮度的计算根据亮度前端放大器的标定可以知道不同阈值对应的PMT的阳极输出的电荷量；阳极输出电荷量除以PMT的放大倍数就可以得出对应的PMT的光阴极收集的光电子数Npe；利用模拟的到的PMT光阴极收集的光电子谱 ，可以计算出对应于不同的阈值(即光阴极收集到的

12、的光电子数Npe)时的有效的物理接收度，这样就在乘以单轫致辐射的总截面(160mb)，可以得到有效截面eff，这样就可以得到绝对亮度，L=Nsb/ eff。利用模拟得到的PMT光阴极收集的光电子的误差与光电子的拟合关系曲线可以得到Npe对应的Npe，这样可以得出对应于Npe+ Npe和Npe- Npe的有效的物理接收度effl和effh，那么就可以得到绝对亮度的误差。许咨宗33物理接受度截面计数率亮度()()()()SBSBSBSBdn dtLdn dtL许咨宗34绝对亮度的计算绝对亮度的计算从图中可以看出，对于不同的阈从图中可以看出，对于不同的阈值和电流，得到的值和电流，得到的(亮度亮度/mA在误在误差范围内都是一致的。差范围内都是一致的。不同电流，不同阈值时的亮度许咨宗35绝对亮度的计算绝对亮度的计算(同样以I+=5.11mA,I-=5.02mA数据为例）阈(mV)2003004005006008001000nT19946162451353511281922660363305n20105163511360811332926060513309nsb244131991416628138531133574144064L(1029)7