CGEM用于BESIII MDC内室改进的研究进展 董明义 On behalf of the IHEP and Italy collaboration group 核探测与核电子学国家重点实验室 中科院高能物理研究所 2014.7.20 第四届微结构气体探测器 2014.7.20, 威海
研究背景：BESIII漂移室内室问题及方案 CGEM IT 设计 CGEM作为漂移室内室模拟研究 总结
BESIII漂移室内室问题 束流本底 老化问题: 由于束流本底计数率高，内室前4层无法在正常高压下工作，降低工作高压（分别为正常高压的96%~99%），导致空间分辨和效率变差 老化问题: 信号丝老化：连续运行5年来, 漂移室前10层已出现明显老化现象，其中第一层单丝累计电荷约为100mC/cm，丝单元增益下降约为29%，影响空间分辨及重建效率 场丝老化：Malter 效应（2012年1月出现），部分单元出现Malter放电，分别加CO2training和水蒸气解决放电问题，同时也使增益降低
BESIII漂移室内室老化 累积电荷法和Bhabha事例重建法得到一致的结果 Gain change @ aging ratio of 0.3% 累积电荷法和Bhabha事例重建法得到一致的结果
漂移室新内室 重建一个台阶端板结构的漂移室内室，缩短灵敏区外的丝长，减小单丝漏电流 已完成定位子研制测试、机械结构设计加工和其他准备工作，本月底开始正式拉丝，预计11月份完成） Old inner chamber New inner chamber
漂移室内室升级CGEM方案 内室升级要求: 计数能力: ~104 Hz/cm2 空间分辨: σxy = ~100μm, σz < 1mm 动量分辨: σPt/Pt = ~0.5% @1GeV Efficiency = ~98% 物质量： < 1.5% all layers 覆盖立体角: 93% 4π 升级预研方案: CGEM (Cylindrical Gas Electron Multiplier) 高计数率：>50MHz/cm2 较少的物质量：<0.5X0/层探测器 较高的空间分辨：<100µm（模拟读出） 意大利KLOE2 inner tracker 研制经验
CGEM探测器的制作 From Italian group
CGEM IT 初步设计 计划采用3层CGEM探测器替换漂移室内室 第二层探测器可以直接使用KLOE2的mold，建造从第二层开始
探测器Layout 整个探测器共10025读出通道，采用模拟读出芯片 Phi向：3819 ，V向：6207
物质量 约0.33% X0/层 CGEM 探测器 总共约1%X0
CGEM Geant4 模拟进展 Fast simulation—>full simulation BESIII软件框架下开发了Geant4模拟包 CgemBoss‐0.0.1 ，CgemBoss‐0.0.2，CgemBoss‐0.0.3 研究预期性能 探测器设计优化
CGEM 模拟 3层CGEM探测器 一个CGEM探测器包括 1 cathode 3 GEM foils 1 Anode 1 carbon fiber shield
数字化
单次事例读出条着火数 X读出条平均2~3个，V读出条平均2~4个
空间分辨初步结果
本底计数率 考虑最大本底的情况，并考虑安全系数，CGEM 第一层的最大计数为60kHz/strip Background hit rate vs. layer Occupancy vs. layer 考虑最大本底的情况，并考虑安全系数，CGEM 第一层的最大计数为60kHz/strip 假设CGEM电子学时间窗为1µs, 其着火率为6%
费用预算 已获中意合作项目支持，2013~2015，360K€ （1层CGEM prototype ） 整个探测器需要约1M€ 今年6月已发布CDR，希望获取BES合作组支持，意方继续申请经费
研制计划 今年9月开始建造第一个探测器（第二层） 2016年底在LNF完成所有探测器的研制（不包括最终的模拟读出电子学） 2017年初运至高能所 2017年在高能所完成最终模拟读出电子学的安装和测试 2018年更换内室？
总 结 与意大利方合作，进行了漂移室内室升级的CGEM探测器方案的初步设计 进行了CGEM IT的模拟研究 初步制定了工作计划
谢 谢！