《粒子物理和核物理實驗方法》調(diào)研報告-panda探測器

1、 粒子物理與核物理實驗方法（一）調(diào)研報告Panda實驗 報告人： 李繁 2014E8000961086 高能物理研究所 劉苗 2014E8000961081 高能物理研究所 韓朔 201418000907015 高能物理研究所 王子鳳 201428007313022 空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心 摘 要德國的亥姆霍茲重離子研究中心的panda 實驗將成為反質(zhì)子和離子研究設(shè)施的關(guān)鍵。由質(zhì)子束產(chǎn)生的反質(zhì)子被填充到高能量的儲存環(huán)中，之后與panda探測器中的固定靶碰撞。實驗中用多種檢測器來收集反質(zhì)子-質(zhì)子碰撞的所有信息，從而可實現(xiàn)彈道重構(gòu)、能量和動量的精確測量及帶電粒子的有效識別。本文從六個方面介紹了pa

2、nda探測器的實驗裝備、結(jié)構(gòu)及其作用，并以一個(2317)寬度的測量實例具體說明panda探測器的應(yīng)用，最后總結(jié)并給出展望。 關(guān)鍵字：panda；前向徑跡探測器；(2317)寬度 第一章 panda介紹及物理研究目標德國的亥姆霍茲重離子研究中心（GSI）的panda （AntiProton Annihilations at Darmstadt）實驗將成為反質(zhì)子和離子研究設(shè)施(FAIR,Facility for Antiproton and Ion Research)的關(guān)鍵.FAIR的核心部分是一個提供強脈沖離子束（PU）的同步復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由質(zhì)子束產(chǎn)生的反質(zhì)子被填充到高能量的儲存環(huán)中，之后與pan

3、da探測器中的固定靶碰撞。實驗的物理目標為用多種檢測器來收集反質(zhì)子-質(zhì)子碰撞的所有信息，從而可實現(xiàn)彈道重構(gòu)、能量和動量的精確測量及帶電粒子的有效識別。panda探測器是一種覆蓋幾乎全部立體角的內(nèi)部目標檢測器，具有高的能量分辨率和角分辨率，可用來檢測和鑒別中性和帶電粒子。該檢測器被細分為目標光譜儀（TS）和基于偶極動量分析向前顆粒的前向光譜儀（FS），兩光譜儀組合覆蓋全角度?？紤]到能量的寬范圍仍具有足夠的靈活性，探測器的單個組件可以根據(jù)特定實驗更換或添加。1下面從六個方面具體介紹panda探測器。1.1跟蹤系統(tǒng)2 Panda探測器工作在兩個磁場環(huán)境中：目標光譜儀中強度為2T的螺線型管型磁場和前向

4、光譜儀中強度為1T的偶極子場。用四個不同的系統(tǒng)來進行高分辨率和全立體角的帶電粒子跟蹤。 圖1-1 跟蹤系統(tǒng) 1.1.1 管狀跟蹤器管狀跟蹤器是一個單通道漂移管,包括充氣管和線沿其軸。高壓電線和管之間加有幾千伏的高壓，當一個電荷粒子橫向穿過管時發(fā)生電離,電子漂移向線,而離子漂移向管壁。當電子足夠接近電子線時( 50微米)發(fā)生雪崩倍增放大，（104 - 105倍）然后讀出信號。由信號的到達時間計算出漂移半徑，收集的電荷粒子能量與電離離子數(shù)成正比。Panda探測器的跟蹤系統(tǒng)包含150cm長漂移管，基本模塊是為了解決軌道左右不對稱的一個平面雙層管。關(guān)于氣體的選擇, 必須使多次散射最小化又要有一個高的空

5、間分辨率，因此選擇的氣體為Ar /二化碳氣體混合物(90/10)。 內(nèi)徑15 cm 外徑42 cm 雙層數(shù)量12 管壁厚度30 m 管內(nèi)部直徑10 mm軸向長度150 cm 電導(dǎo)線直徑20 m管壁材料Al 電導(dǎo)線材料鍍 W/Re的Au混合氣體Ar/CO2 (90/10) 單管透明度 3.7 x 10-4 X/X0 圖1-2管狀跟蹤器 具體參數(shù)如右表1-1： 表1-1 管狀跟蹤器的具體參數(shù) 1.1.2前向徑跡探測器前向徑跡探測器（FT）為在panda的偶極磁體中偏轉(zhuǎn)的帶電粒子進行動量分析。它的接收角度取決于磁體孔隙的性質(zhì)（沿束流方向水平偏轉(zhuǎn)10%之內(nèi)、垂直5%之內(nèi)）。它的動量接收范圍為大于束流動

6、量的0.03倍的動量（偶極磁體中的場受到束流動量的影響）。FT由三對平面探測站組成：最前面一對（FT1和FT2），偶極磁體后面一對（FT5和FT6），以及在偶極磁體的孔隙之中，用來測量撞擊到軛架上的低動量粒子的一對（FT3和FT4）。如圖1-3：鑒于每個探測層的位置分辨為0.1mm，且每個探測站的位置分辨為0.3%*X0，探測器的動量分辨可以好于1%。徑跡探測站可以承受來自束流管的104cm-2s-1流量的粒子流，也可以支持來自質(zhì)子對反應(yīng)的計數(shù)率為2×107/s的高亮度模式。FT中每條徑跡平均的軌道數(shù)為1。FT基于直徑10mm，作為核心徑跡探測器的管狀探測器。探測管由30微米的鍍鋁聚

7、酯薄膜制成。陽極為20微米的鍍金鎢絲。管內(nèi)有2bar的氣壓來穩(wěn)定探測管的結(jié)構(gòu)，并給陽極絲50克的拉力。管內(nèi)使用90%Ar+10%CO2來抑制老化效應(yīng)。圖1-3前向徑跡探測器示意圖 圖1-4 支架及雙層結(jié)構(gòu)探測面由分離的模塊組成，也就是分為兩層的32根探測管。每一個模塊都有自己的前置放大鑒別器、高壓電源和導(dǎo)氣管，組成一個個結(jié)構(gòu)和電子學(xué)上的單位。探測管模塊安裝在支架上，形成了我們稱之為“雙層”的探測面。每一個模塊都可在支架上獨立地安裝與拆卸，這簡化了探測站的組裝和修理過程。每個支架上可以安裝兩個“雙層”。如圖1-4。每個探測站由4個“雙層”組成：其中第一個和第四個“雙層”使用了垂直的探測管，中間的

8、兩個雙層使用了水平傾斜±5°的探測管。這種設(shè)計讓每一對探測站可以獨立地重建事例中，包括多徑跡事例中的徑跡。獨立的探測站的基本參數(shù)包括探測管和模塊的數(shù)量、探測站的位置和其有效區(qū)域的面積。這些參數(shù)被列在了表1-2當中。由于探測站仍然在改進當中，這些參數(shù)仍有可能變化。模塊數(shù)探測管Z軸位置mm有效面積mm2FT132102429541298×640FT232102432741298×960FT348153639451944×960FT448153643851944×767FT5100320060754045×1180FT614847

9、3674755984×1480 表1-2 探測站參數(shù) 探測站FT1、FT2、FT5和FT6被安置在鋼制矩形底座上的C型支架（稱作“抽屜”）上?！俺閷稀焙偷鬃蒙炜s軌道相連接（如圖1-5）。一對左右“抽屜”可以支持兩個“雙層”。這些“抽屜”可以垂直于束流管，使得探測管模塊和探測站可以很容易地被安放在實驗位置。 圖1-5 “抽屜”與底座連接示意圖 圖1-6鋁封閉的矩形框架由于偶極磁鐵中間隙太小，探測站FT3和FT4的支架不能再使用“抽屜”的概念。探測模塊被安放在了矩形的鋁架上（如圖1-6）。由于空間的限制，支架的寬度只有55mm，使其能嵌在軛架上。在將探測站安裝進磁體時，鋁架被安放在有滾

10、輪底座上，滾進磁體當中。底座的最后位置會停在磁體軛架的針狀卡口上。管狀探測器的讀出電子學(xué)必須滿足很高的計數(shù)率要求。讀出系統(tǒng)包括三部分：（i）前后的前置放大分辨器，（ii）測量漂移時間的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器和探測快速碰撞的FPGA，（iii）接收并綜合輸入信號的集線器。其中前置放大分辨器直接安裝在探測模塊上，轉(zhuǎn)換器和集線器在探測站附近的實驗廳里。集線器的數(shù)據(jù)會在計數(shù)單元被轉(zhuǎn)換為計算節(jié)點，進行事例數(shù)據(jù)建立和事例選擇。我們?yōu)镕T測試了HADS公司的基于CARIOCA-10芯片的前置放大分辨器和基于TRB-2板的漂移時間數(shù)字化裝置。 1.2 粒子識別 3對帶電粒子的極高精度鑒定是panda實驗的關(guān)鍵要求之一

11、。因此panda探測器配備各種專用粒子識別（PID）系統(tǒng)，根據(jù)粒子的能損dE/dx來分辨粒子的種類。飛行時間（TOF）的定時信息可以給出粒子飛行的時間信息。定時信息有助于減少背景噪聲，并校正色散效應(yīng)。時間投影室可獲得飄移時間信息和一個粗略的位置信息。空間絲上帶電粒子的徑跡坐標就由絲上雪崩在感應(yīng)片上感應(yīng)信號的重心所決定。漂移時間給出z向的位置。兩者結(jié)合，給出帶電粒子的三維坐標。根據(jù)時間信息和二維的位置信息可確定粒子的位置，增加了探測器的位置分辨。圖1-7 粒子識別系統(tǒng) 圖1-8 飛行時間系統(tǒng)1.2.1 飛行時間系統(tǒng)為了測量低動量的粒子，此管安置在DIRCD（etection of Interna

12、lly Reflected Cherenkov）的散熱器管的前端。在假定的時間分辨率下，90°的方向上可分辨動量430 MeV/C的/K，22°極角的方向上可分辨動量760 MeV/C 的/K，超核物理程序中，閾值動量為1 GeV/C。飛行時間（TOF）的定時信息可以給出粒子飛行的時間信息。定時信息有助于減少背景噪聲，并校正色散效應(yīng)。時間投影室可獲得飄移時間信息和一個粗略的位置信息?？臻g絲上帶電粒子的徑跡坐標就由絲上雪崩在感應(yīng)片上感應(yīng)信號的重心所決定。漂移時間給出z向的位置。兩者結(jié)合，給出帶電粒子的三維坐標。根據(jù)時間信息和二維的位置信息可確定粒子的位置，增加了探測器的位置分

13、辨。 1.2.2.反射切倫科夫探測器對不同速度的粒子，必須選擇適當折射率的輻射體。 輻射體對切倫科夫輻射的透明度好且能與光探測器的光譜響應(yīng)相匹配；電離能損小、熒光發(fā)射很小。輻射體外包鋁箔或鍍一層鋁作為反射層，使輻射在輻射體及反射體界面上多次反射，然后進入光子探測器。日本KEKB工廠采用抗水性氣凝硅膠輻射體閾式Cherenkov計數(shù)器鑒別粒子。在n=1的兩條曲線以上的區(qū)域，或K可發(fā)射Cherenkov光，在兩條曲線之間的區(qū)域只有發(fā)射C光，而K不發(fā)射。顯然n越小，可分辨/K的動量越高。圖1-9反射切倫科夫探測器系統(tǒng) 圖1-10 、粒子的動量-輻射角圖像 1.2.3氣凝膠切倫科夫計數(shù)器 氣凝膠切倫科

14、夫計數(shù)器的折射率為1.02。特別適用于/ K分離。由于發(fā)射點的不確定性，光傳輸和所述檢測器的分辨率受到影響。新西伯利亞氣凝膠制造的最新進展可改變這些限制。新西伯利亞生產(chǎn)的高品質(zhì)的氣凝膠已經(jīng)被BELLE使用，其協(xié)作性和穩(wěn)定性都有所提高。探測器由中心位于相互作用點，半徑為Rm的球面鏡和一個與球面鏡同心，半徑為Rd的光探測器組成，RdRm/2。由靶區(qū)發(fā)射的帶電粒子經(jīng)過輻射體產(chǎn)生切倫科夫光錐，再經(jīng)過球面鏡聚焦在光探測器上形成半徑為r的環(huán)形像。RICH技術(shù)是唯一從低動量到高動量(200-300GeV/c)（采用固體/液體、氣體輻射體）范圍內(nèi)均能采用的鑒別粒子的方法，使用長輻射體RICH可測的動量范圍甚至

15、可延伸至700 GeV/c。 圖1-11氣凝膠環(huán)形成像切倫科夫計數(shù)器 1.3電磁量能器由于靶光譜儀有高的計數(shù)率且設(shè)計結(jié)構(gòu)緊密，這就要求電磁量能器的閃爍體為快閃爍體且輻射長度要小。近幾年來，PbWO4被認為是對光子以及電子有好的分辨率的高密度的無機閃爍體。它在高能物理界已經(jīng)有所應(yīng)用，同時對它的使用已經(jīng)實現(xiàn)了小于20ns的衰減時間以及好的耐輻射性3?？梢允褂瞄L度為20cm（例如20個輻射長度）來實現(xiàn)對光子及電子探測的好的能量分辨率，可以達到1.54% / EGeV+0.3% 4。電磁量能器中的高性能晶體的使用使得對動量高于0.5Gev/c的介子或電子有較高的識別能力，在這種情況下可以略去 TS中的

16、氣體切倫科夫探測器。這就使得探測器可以做的更小并且節(jié)省開支。通過雪崩光電二極管實現(xiàn)在晶體上探測的數(shù)據(jù)讀出。桶結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑為57cm，共需要前端面面積為2cm x2cm的晶體11360塊。前向以及后向端點分別需要592塊和3600塊晶體。所以總共需要PbWO4晶體15552塊。一個快信號通過第一電平觸發(fā)獲得。設(shè)計參數(shù)由下面的表格給出。 材料PbWO4晶體尺寸2cm×2cm×20cm厚度22輻射長度能量分辨率1.54% / EGeV+0.3%時間分辨率<20ns晶體數(shù)15552幾何覆蓋96%4 圖1-12電磁量能器 表1-3電磁量能器設(shè)計參數(shù) 1.4 靶系統(tǒng)基于實驗的需求，

17、panda目前的靶系統(tǒng)涉及三部分：簇束靶（Cluster beam target）、球束靶（Pellet beam target）以及光纖靶（Fiber target）。 1.4.1簇束靶實驗中簇束常常通過超低溫氣體從特殊的噴嘴中噴向真空中發(fā)生爆炸來獲得。在這特殊的噴嘴中氣體可以被冷卻并且形成超聲波束。在適當?shù)那闆r下，依據(jù)氣體的種類，可以發(fā)生冷凝并且產(chǎn)生納米粒子。根據(jù)實驗情況，典型地是103-105個原子每簇。簇束要求有均勻的體密度分布、明顯的分界以及一個恒定的角偏向，這個角偏向是由簇噴射源的準直器決定的。因此一個簇束靶可以對有不隨時間變化的均勻體密度及光度的靶束提供很好的近似方法。此外，靶的

18、絕對厚度可以根據(jù)操作進行調(diào)整。 1.4.2球靶系統(tǒng)靶一個球靶可以提供穩(wěn)定的凍結(jié)的氫微球束，垂直地穿過加速器束流。根據(jù)發(fā)射噴嘴的尺寸，小球的典型地尺寸為20m和40m。小球可能在距離靶子1米以外的地方產(chǎn)生，然后通過一個小直徑管穿過靶的螺線管以及束流。球束的角偏向比較低，這就產(chǎn)生它與束流反應(yīng)的位置不確定性，大概為±1mm。小球的速度為60m/s，流量為1000個每秒，這在毫米范圍內(nèi)是連續(xù)的。為了獲得好的時間結(jié)構(gòu)，反質(zhì)子束的直徑應(yīng)該是相同的。由于單獨的一個粒子球在它穿過束流的過程中會經(jīng)歷大約100次相互作用，所以準確地確定一個粒子球的位置是很容易解決的。第一代球束靶的平均厚度為1016原子

19、/cm2。一個更為復(fù)雜的球束靶已經(jīng)應(yīng)用于德國尤希里研究中心，通過與莫斯科的兩個研究團隊的合作在它的研究上有所發(fā)展，應(yīng)用這個靶可以產(chǎn)生氮球及氬球，對于其他的材料像氘以及重稀有氣體同樣是可行的。5 圖1-13球靶示意圖 圖1-14 偶極磁體1.5前向譜儀panda 的前向譜儀由很多不一樣的系統(tǒng)組成，它一方面對帶電徑跡進行精確地測量與識別，另一方面將對前向中性粒子進行高質(zhì)量的測量。1.5.1偶極磁體panda實驗有多個目標，因此它需要對前向粒子進行很好地動量重建。它的前向磁譜儀可以對水平夾角10°之內(nèi)，垂直夾角5°之內(nèi)的帶電徑跡進行動量分辨小于1%的重建。這個譜儀的中心部分是一個

20、大孔徑偶極磁鐵，提供2Tm的彎曲磁場。安置這一譜儀的困難在于在總長足有2.5m的譜儀中設(shè)置一個大的孔隙（約1m乘3m），提供偏離磁場，以及譜儀與軛架的契合。磁通旁軛的層疊保證了譜儀的調(diào)節(jié)跟蹤能力，因此這一磁場可以完全與高能儲存環(huán)（HESR）同步。 下表包括了這一磁體的主要參數(shù)：6 磁場積分2Tm徑跡彎曲變化<=±15%垂直接收范圍±5%水平接收范圍±10%調(diào)節(jié)跟蹤速度1.25%/s總耗散功率360kW總感應(yīng)系數(shù)0.87H儲能2.03MJ重量220t三圍（高×寬×長）3.88×5.3×2.5m孔隙（高×寬）0.

21、80-1.01×3.10m 表1-4 磁體的主要參數(shù) 1.5.2電磁量熱器譜儀的高計數(shù)率和緊湊設(shè)計要求電磁量熱器使用輻射長度短的快速閃爍體。最近一些年來，PbWO4被認為是對光子和電子，甚至中等能量的光子和電子都有很好能量分辨的高密度無機閃爍體。在高能物理領(lǐng)域，這種材料已經(jīng)被CERN的CMS探測器所使用。7它既有少于20ns的衰變時間，又有很好的輻射強度。 電磁量熱器設(shè)計使用20cm（即20*X0）的閃爍體晶體，從而獲得對電子和光子為1.54%/EGeV+0.3%的能量分辨。 圖1-15 電磁量熱器這些晶體可以分辨總動量超過0.5GeV/c的103個pion/electron粒子，從

22、而使譜儀不再需要TS中的氣體切侖科夫探測器。這使我們可以組裝一個低價的小型探測器。晶體的讀出系統(tǒng)由大面積的雪崩式光電二極管組成。一個桶狀部分的內(nèi)徑為57cm的電磁量熱器，需要11360塊前端面為2cm×2cm的晶體。前后端蓋各需要592和3600塊晶體。因此總共需要15552塊PbWO4晶體。每個快信號會在一級觸發(fā)器上導(dǎo)出。量熱器的設(shè)計參數(shù)見下表：8材料PbWO4晶體尺寸2cm×2cm×20cm厚度22*X0能量分辨1.54%/EGeV+0.3%時間分辨<20ns晶體數(shù)量15552覆蓋的立體角96%*4 表1-5 量熱器設(shè)計參數(shù) 1.6磁體系統(tǒng)一個好的磁場是

23、對帶電粒子進行動量重建和粒子鑒別的前提。panda為它的兩個大型譜儀設(shè)計了理想的磁場組合：反應(yīng)區(qū)域附近2T的螺線管磁場和為前向角小于5(10)的射出粒子設(shè)計的最高1T的偶極磁場。中心2T的磁場由內(nèi)直徑為1.9m的超導(dǎo)螺線管產(chǎn)生，以便于探測器的其它元件的安裝。分離的螺旋型設(shè)計，為在螺旋的1/3長處安置垂直的進料管留出了空間?？傊爻^300t的整個系統(tǒng)被安放在一個移動平臺上，以便于將這個系統(tǒng)撤回進行試運行或保養(yǎng)（參閱螺線管部分）。前向的粒子會經(jīng)過一個由總重220t、具有1m×3m大小孔隙、帶有測量儀器的偶磁體產(chǎn)生的，場積分為2Tm的磁場（參閱偶磁體部分）。這一系統(tǒng)由下游另一平臺上的一組探

24、測器組成。 1.6.1螺線管磁體提供一個長度為4m、直徑為1.9m的2T磁場，同時使這一區(qū)域有足夠的空間放置探測器，并不是一個很繁瑣的任務(wù)。螺線管磁體的技術(shù)挑戰(zhàn)主要來自于一些附加要求，如場的一致性（見下表）、添加橫斷的進料管和探測器接入，僅舉幾例。panda的螺線管磁體設(shè)計為間接冷卻的、分離螺旋狀的超導(dǎo)盧瑟福型線纜。盡管探測布局要求對低溫保持器和磁通返回軛進行不對稱地安放，該設(shè)計仍然可以滿足磁場的一致性和磁場強度等對磁場的嚴格要求。低溫保持器被安排在所有探測器的周圍，成為它們支架的一部分。而磁通返回軛通過與13個鐵層間的迷你漂移管結(jié)合，形成了一個子系統(tǒng)。因此每個返回軛的末端都是開放式設(shè)計。整個

25、系統(tǒng)的重量超過了300t，可以撤回到束流管旁邊的一個專用位置，進行試運行和保養(yǎng)。 螺線管的主要參數(shù)見下表：中心磁場2.0T磁場不一致性<=2%規(guī)范徑向場積分<=2Tmm內(nèi)孔直徑1.9m冷卻物質(zhì)參數(shù)長度2.7m儲存能量20MJ電流5000A重量4.5t線纜橫截面3.4×2mm電流密度59A/mm磁通返回軛參數(shù)長度4.9m外徑2.30m鐵層數(shù)13總重量300t 1.6.2偶極磁體 參見“前向探測器”的“偶極磁體”部分：磁場積分2Tm徑跡彎曲變化<=±15%垂直接收范圍±5%水平接收范圍±10%調(diào)節(jié)跟蹤速度1.25%/s總耗散功率360kW總

26、感應(yīng)系數(shù)0.87H儲能2.03MJ重量220t三圍（高×寬×長）3.88×5.3×2.5m孔隙（高×寬）0.80-1.01×3.10m 第二章 基于PANDA對(2317)寬度確定的測量現(xiàn)如今有許多理論模型嘗試去解釋(2317)的本質(zhì)，這些模型對其寬度進行了不同的預(yù)測，從而使寬度成為區(qū)分這些模型的一個重要的實驗參數(shù)。通過簡單地測量衰減產(chǎn)物的不變的質(zhì)量分布，只有當實驗的分辨率比測量的寬度好的情況下，才能夠?qū)崿F(xiàn)對寬度的一個直接的測量。(2317)的寬度只有3.8Mev，這對于一個直接的寬度測量來說非常窄，在這種情況下可以利用一個共諧或閾值

27、掃描，從而不使寬度的測量依賴于實驗的質(zhì)量分辨率。 2.1實驗方法通過能量掃描，橫截面被測量為一個質(zhì)心能量的函數(shù)，激發(fā)函數(shù)的形狀依賴于粒子的寬度，所以對于函數(shù)形狀的測量可以用來推斷粒子的寬度。利用PANDA可以對 反應(yīng)進行研究。通過能量掃描，(2317)的產(chǎn)率在不同的動兩下進行測量，通過激發(fā)函數(shù)與掃描點的擬合可以得出的質(zhì)量與寬度9。需要注意的是（1）式與（2）式很接近，在這里和僅以總量出現(xiàn)，指出了對于真正質(zhì)量的偏差只會引起質(zhì)量的相應(yīng)的移動，而對構(gòu)建的寬度不會有影響。圖2-1激發(fā)函數(shù)對模擬的掃描數(shù)據(jù)的擬合 圖2-1描述的是激發(fā)函數(shù)對100Kev寬的以及60天的測量的掃描數(shù)據(jù)的進行匹配。第一排的部分

28、表示的是在不考慮任何背景的情況下的結(jié)果，第二排表示的是包含對一個背景比為1 的信號的Argous背景。 2.2模擬綜述模擬的參數(shù)空間如下給出：相關(guān)的beam momentum spread為10-4、圍繞閾值的兩個能量范圍內(nèi)（±1Mev, ±2Mev）的15個掃描點、隨意的超過閾值4Mev的兩個掃描點、背景比為1的信號、每日協(xié)調(diào)亮度為9000nb-1的為期60天的總測量時間、重構(gòu)效率為0.25。圖2-2與圖2-3的四條曲線表示的是圍繞閾值的不同的掃描點分布的結(jié)果。圖2-2 對于不同輸入寬度的結(jié)果分辨率曲線圖2-3 對于不同輸入寬度的相對于期望值偏差曲線 2.3結(jié)論通過對不同

29、寬度假設(shè)的重復(fù)模擬與匹配過程可以得到預(yù)期的分辨率（圖2-2）以及同預(yù)期的偏差值（圖2-3）。在所有事例中匹配過程的統(tǒng)計誤差在寬度分辨率中低于3Kev在與期望值的偏差的測量中低于6Kev。可以看出較窄的能量范圍要求最終的掃描點的分布是最佳化的。兩個額外的超過閾值4Mev的掃描點并沒有改善結(jié)果而是由于增強的背景使結(jié)果變得更壞。系統(tǒng)偏差只有存在背景的情況下才出現(xiàn)，所以在進一步的研究系統(tǒng)偏差應(yīng)該被補償應(yīng)該是一個合理的假設(shè)。為了對比，不改變其它參數(shù)，對于背景比為0.1得到了一個信號的150Kev的分辨率。系統(tǒng)偏差保持不變，表示出了對于一個10倍大的背景的（200±10）Kev的總體分辨率。由于系統(tǒng)的移動以及分辨率得到的結(jié)果數(shù)據(jù)表明對于寬度的分辨率實現(xiàn)0.1Mev是可行的。然而對于大部分的實驗參數(shù)PANDA的設(shè)計值包含了模擬，不確定性的主要來源于目前為止仍然未知的產(chǎn)品橫截面(production cross section)。第三章 總結(jié)與展望本文從跟蹤系統(tǒng)、粒子鑒別系統(tǒng)、電磁量能器、靶系統(tǒng)、前向譜儀、磁體系統(tǒng)六個方面詳細介紹了panda探測器的實驗裝置，指出了panda探測器收集反質(zhì)子-質(zhì)子碰撞的所有信息，實現(xiàn)彈道重構(gòu)、能量和動量的精確測量及帶電粒子的有效識別的物理實驗?zāi)繕?，并?2317)寬度測量的例子具體說明了panda探測器的