BES III 漂移室离线刻度及进展

伍灵慧

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内容 BES III 漂移室离线刻度的内容和基本方法 BES III 漂移室离线刻度程序的设计和进展 Mdc Calibration Function Service 的设计 对漂移室重建和流程控制的需求

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BES III 漂移室离线刻度的内容和基本方法 XT 关系刻度 T0 刻度 丝位刻度 QT 修正 空间分辨

刻度的基本方法：残差分析残差的定义：

Δd = ddrift – doca

ddrift: tdrift → XT 关系 → 漂移距离 (ddrift)

doca: 径迹到击中单元信号丝的距离

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（ 1 ） XT 关系刻度

漂移室通过测量电离电子的漂移时间来获取入射粒子的位置信息

XT 关系就是漂移时间 (tdrift) 与漂移距离 (ddrift) 的关系 ddrift = FXT( tdrift )

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1( ) near nearD T T V T T

2 1( ) ( ) ( ) sinnear near drift near farD T D T T T V T T T

23 2( ) ( ) ( ) sinfar far far farD T D T T T V T T

近丝区：

漂移区：

远丝区：

BES II 漂移室的单元结构及 XT 关系

电场分布 电子漂移示意图

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BES III 漂移室的单元结构及 XT 关系

类正方形小单元结构，电场不均匀导致了 XT 关系非线性

电子漂移线

XT 关系

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XT 关系采用分段函数： 5 阶多项式 ＋ 1 阶多项式

小单元结构漂移速度不均匀，近丝区漂移速度较大，靠近场丝处，漂移速度略有提高

dx/d

t (m

m/n

s)T (ns)T (ns)

漂移

距离

(m

m)

D vs. T V vs. T

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)(tfd ijxt

ji

)(1 ji

ji

ji dEdd

)(1 tfd jxt

iji td ,1

1 jjjidhistogram

xtfΔdi

XT修正方法

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影响 XT 关系的主要因素： 电场 磁场 工作气体

目前主要考虑以下几方面差异： 不同丝层之间的差异 单元内不同入射角 (Entrance Angle) 方向上的差异 单元内信号丝左右的差异

XT 关系所需要的刻度常数的数目： [6+2 (boundary)]*18(angle)*2(lr)*43=12384

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tdrift = tmes – T0

T0 主要包含粒子飞行时间，信号在丝上的传播时间，信号在电子学设备上的传输时间，信号脉冲幅度引起的时间游动

T0刻度方法：

d

Ld

Rd

T0i+1 = T0i + driftLR vdd /]2/)[(

选择 XT 线性较好的区域

利用左右残差分布修正单丝 T0

残差分布

（ 2 ） T0 刻度

刻度常数的数目： 6796 （即单元数）

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（ 3 ）丝位刻度

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21

( )hiti iNdrift

i i

d doca

拟合的 χ2 定义为：

信号丝丝位的不准确直接影响 doca ，从而影响重建结果

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ΔdR

ΔdL

1 1( )

2j jw w L Rd d d d

d 反映了真实丝位和理想丝位的差别

丝位刻度方法

刻度常数的数目： 6796 （即单元数）

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X

T

X

T

Ld RdLd Rd

T0 和丝位对 XT 关系的影响

0 0

T0 对 XT 关系的影响

丝位对 XT 关系的影响

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（ 4 ） QT 修正

VT

VM2

VM1

TP t

V

t1 t2)

11(

21

12

MM

pTVV

TVtt

近似认为 QVM

10t

pp

Q

信号幅度不同引起的时间游动修正

修正 p0, p1

刻度常数的数目： 2 * layer = 86

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（ 5 ）空间分辨σvs. drift distance (beam test)

（ 4 阶多项式拟合）

Drift distance (mm)

Sigm

a (m

m)

Dependence of spacial resolution on tanλof tracks in Bhabha events

(from Belle note)

刻度常数的数目： 5 * 2(lr) * 43(layer) * ?(tanλ) = 430

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BES III 漂移室离线刻度程序的设计开始

初始化（直方图，刻度常数…）

获取重建信息，填残差分布

残差分析

修正并更新刻度常数 (XT/T0/…)

结束

MdcCalibAlg

主要的类：

MdcCalibAlg

MdcCalib

MdcCalHistMgr

MdcCalConstMgr

MdcCalEvent

MdcCalGeo

finailize( )

initailize( )

execute( )

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+bookHist()+fillHist()+statHist()

MdcCalHistMgr

+getRecInfo()+getResidue()

MdcCalEvent

+rdCalConst()+wtCalConst()+updateCalConst()

MdcCalConstMgr

+initDcCal()+getEvent()+exeDcCal()+endDcCal()

MdcCalib

+bookHist()+fillHist()+statHist()

XtMdcCalHistMgr

+bookHist()+fillHist()+statHist()

T0MdcCalHistMgr

+bookHist()+fillHist()+statHist()

WrMdcCalHistMgr

+bookHist()+fillHist()+statHist()

QtMdcCalHistMgr

+updateCalConst()

XtMdcCalConstMgr

+updateCalConst()

T0MdcCalConstMgr

+updateCalConst()

WrMdcCalConstMgr

+updateCalConst()

QtMdcCalConstMgr

+getMdcGeo()

MdcCalibGeo

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目前已完成：

与刻度流程相关的部分 刻度常数读写部分 与 T0 刻度相关的类 与丝位刻度相关的类

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Root 格式的刻度常数文件

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T0 刻度测试结果

残差分布

T0 分布

ΔT0 分布

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Root 格式的直方图文件 (Wire.root)

丝位偏移量分布

丝位修正量

(mm

)

丝位刻度测试结果

丝号

每根丝的位置修正结果

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Mdc Calibration Function Service 的设计

MdcCalibFunSvc

TimeToDistFunDistToTimeFun

…

Mdc Calibration Constants

TCDS

Reconstruction

Simulation

Others

MdcCalibFunSvc ：完成漂移室刻度常数到相关物理量的转换过程，既方便各模块调用，也有利于刻度人员的更新和维护。

Calibration

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MdcCalibFunSvc 将提供以下函数：

timeToDistFun(layerId, time, lr, entranceAngle, Q) distToTimeFun(layerId, time, lr, entranceAngle, Q) getT0(layerId, cellId) getDeltaWire(layerId, cellId) getSigma(layerId, lr, dipAngle)

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需要重建提供信息：

每个 hit 的层号，单元号 漂移时间 (tdrift)

漂移距离 (ddrift)

doca entrance angle z q lr tanλ 动量 (P)

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漂移室刻度对流程控制的特殊需求

initialize( )

execute( )

finalize( )

End

Start

for (i = 0; i < N; i++) { /* reconstruction for the same event */ …}

进行了一些尝试性的研究，主要将 BossMain.cxx 及 GaudiSvc 目录复制到工作目录下进行修改测试。由于 Gaudi的复杂性，还需要做更深入的研究。

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下一步

继续MdcCalibAlg 的工作 完成 MdcCalibFunSvc 对流程控制需求的进一步研究

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谢 谢 ！