BESⅢ飛行時(shí)間探測(cè)器TOF升級(jí)預(yù)研開(kāi)題報(bào)告

BESⅢ飛行時(shí)間探測(cè)器TOF升級(jí)預(yù)研開(kāi)題報(bào)告開(kāi)題報(bào)告：BESⅢ飛行時(shí)間探測(cè)器TOF升級(jí)預(yù)研一、研究背景BESⅢ實(shí)驗(yàn)是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所合作建設(shè)的一座大型高能物理實(shí)驗(yàn)。它位于中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPCⅡ）加速器上，是研究輕介子和粲介子物理的重要實(shí)驗(yàn)。BESⅢ實(shí)驗(yàn)的核心是探測(cè)器系統(tǒng)，其中TOF是其中一個(gè)重要的子系統(tǒng)。TOF探測(cè)器是探測(cè)器系統(tǒng)中的飛行時(shí)間探測(cè)器，用于測(cè)量帶電粒子的飛行時(shí)間，從而確定帶電粒子的動(dòng)量、能量和種類(lèi)。TOF探測(cè)器在精確重建帶電粒子軌跡和判斷帶電粒子種類(lèi)等方面具有重要的意義。然而，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，TOF存在一些問(wèn)題。例如：1.由于時(shí)間分辨率限制，TOF探測(cè)器對(duì)具有較低動(dòng)量、角度等的粒子測(cè)量精度較低；2.超過(guò)兩個(gè)TOF擊中條的分辨率較低，同時(shí)，超出兩個(gè)TOF擊中條的帶電粒子的能量、種類(lèi)等參數(shù)難以確定。因此，需要進(jìn)行TOF探測(cè)器的升級(jí)，以提高TOF探測(cè)器的精度和分辨率。二、研究目標(biāo)本研究的目標(biāo)是針對(duì)BESⅢTOF探測(cè)器的問(wèn)題，研究TOF探測(cè)器的升級(jí)方案，并進(jìn)行預(yù)研工作。具體來(lái)說(shuō)，我們的研究目標(biāo)包括：1.針對(duì)TOF探測(cè)器的時(shí)間分辨率限制，研究新的改進(jìn)方案，以提高TOF探測(cè)器的時(shí)間分辨率；2.參考已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)的雙端讀出技術(shù)，研究將TOF探測(cè)器改進(jìn)為雙端讀出技術(shù)的可行性；3.針對(duì)TOF探測(cè)器的帶電粒子的能量、種類(lèi)等參數(shù)難以確定的問(wèn)題，研究新的改進(jìn)方案，以提高超過(guò)兩個(gè)TOF擊中條的帶電粒子的測(cè)量精度和參數(shù)重建能力。三、研究?jī)?nèi)容本研究將從以下三方面展開(kāi)：1.研究TOF探測(cè)器時(shí)間分辨率的改進(jìn)方案。TOF探測(cè)器的時(shí)間分辨率與其電子學(xué)響應(yīng)時(shí)間等因素有關(guān)，因此，本研究將從改進(jìn)電子學(xué)模塊和信號(hào)傳輸?shù)确矫嬲归_(kāi)，以提高TOF探測(cè)器的時(shí)間分辨率。2.研究TOF探測(cè)器雙端讀出技術(shù)的可行性。雙端讀出技術(shù)是指在一個(gè)探測(cè)器的兩端各設(shè)置一個(gè)讀出電路，并通過(guò)兩端讀出信號(hào)的平均值來(lái)提高探測(cè)器的時(shí)間分辨率。本研究將研究雙端讀出技術(shù)對(duì)TOF探測(cè)器的可行性及其對(duì)探測(cè)器精度的提高。3.研究超過(guò)兩個(gè)TOF擊中條的帶電粒子參數(shù)的確定。本研究將研究利用帶電粒子的擊中位置及TOF探測(cè)器的時(shí)間信息等來(lái)確定帶電粒子的能量、種類(lèi)等參數(shù)，并探索提高超過(guò)兩個(gè)TOF擊中條的帶電粒子的參數(shù)重建能力的新方案。四、研究意義本研究的意義在于：1.提高BESⅢ實(shí)驗(yàn)的精度和分辨率。TOF探測(cè)器是BESⅢ實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，其精度和分辨率將直接影響B(tài)ESⅢ實(shí)驗(yàn)對(duì)粒子物理的研究結(jié)果。因此，本研究的結(jié)果將提高BESⅢ實(shí)驗(yàn)的精度和分辨率，促進(jìn)BESⅢ實(shí)驗(yàn)對(duì)粒子物理的研究。2.推動(dòng)國(guó)內(nèi)探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展。探測(cè)器技術(shù)是粒子物理研究的重要組成部分，在國(guó)家科技發(fā)展中具有重要的意義。本研究將通過(guò)推動(dòng)TOF探測(cè)器的升級(jí)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展。3.為未來(lái)大型實(shí)驗(yàn)提供參考。本研究取得的成果將為未來(lái)大型實(shí)驗(yàn)的探測(cè)器設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo)，促進(jìn)我國(guó)在大型實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的發(fā)展。五、研究計(jì)劃本研究的計(jì)劃如下：1.第一年：研究TOF探測(cè)器時(shí)間分辨率的改進(jìn)方案，包括電子學(xué)模塊和信號(hào)傳輸?shù)确矫妗?.第二年：研究TOF探測(cè)器雙端讀出技術(shù)的可行性，并設(shè)計(jì)和制造雙端讀出探測(cè)器樣機(jī)。3.第三年：研究超過(guò)兩個(gè)TOF擊中條的帶電粒子參數(shù)的確定，并在TOF探測(cè)器上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。四、預(yù)期成果本研究預(yù)期將完成以下成果：1.提出一種TOF探測(cè)器時(shí)間分辨率的改進(jìn)方案，并完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。2.研究TOF探測(cè)器雙端讀出技術(shù)的可