钱森 qians@ihep.ac.cn 指导老师：王贻芳 张家文 20080430 BESⅢ气体比分监测器 钱森 qians@ihep.ac.cn 指导老师：王贻芳 张家文 20080430

大纲 一.Monitor 工作原理 二.Monitor 硬件 三.Monitor 软件 四.Monitor 调试结果 五.后续工作 计数管几何结构； 计数管坪特性曲线； 放射源幅度谱； 放射源强度的影响； 温度修正； 气体比分对Monitor和RPC性能的影响； 二.Monitor 硬件 硬件连接原理图； 硬件安装布局； 三.Monitor 软件 数据采集流程图； 数据拟合函数； 数据获取程序界面； 四.Monitor 调试结果 MUON-大厅monitor测试结果； MUON-气控间monitor测试结果； MDC-气控间monitor测试结果； 五.后续工作

一.Monitor 工作原理 1.计数管几何结构 Monitor:监测55Fe 5.9keV X射线全能峰为原理的气体计数管监测器 金属阴极材料:黄铜 （探测器性能；机械强度；机械加工） 1，2：计数管管盖和管体，管体厚度2mm，内径32mm，管长200mm； 3，4：有机玻璃材质的放射源座； 5，6：为气管接口； 7：BESⅢ-MDC专用定位子，固定25um镀金钨丝为阳极丝，安装时严格测试阳极丝的张力为20g； 8，9，10：屏蔽盒，两端屏蔽盒内分别安装(SHV)高压插座和LEMO信号接头； 在管体中部及左右对称位置3处分别开有直径3mm的小孔为放射源照射窗口，由10um厚的Mylar密封。

（Ar:F134a:Iso-butane=50:42:08） 一.Monitor 工作原理 2.计数管坪特性曲线 BESⅡ MUON （Ar:CH4=90:10） 相同的探测器，电子学，测试环境。 BESⅢ MDC （He:C4H10=60:40） 不同气体条件，工作模式不同！ 1.BESⅡ－MUON气体：正比模式 计数率坪特征曲线有400V的坪区 2.BESⅢ－MDC气体：正比模式 计数率坪特征曲线坪斜较高仍有坪区 3.BESⅢ－RPC气体：有限正比模式 计数率坪特征曲线没有坪区 BESⅢ RPC （Ar:F134a:Iso-butane=50:42:08） Monitor （有限正比模式）VS RPC（流光模式） －－Monitor仅监测RPC的工作气体稳定性，不能对RPC探测器性能稳定性作出监测！

一.Monitor 工作原理 3.放射源幅度谱 调节：电子学插件参数（放大增益，积分、微分常数，展宽系数）； 采集卡参数（数字放大，阈值区间等） －－ 根据谱形选择合适工作高压 MUON MDC Monitor 工作高压： MUON－gas ratio monitor: +/- 30V; MDC－gas ratio monitor:+/- 15V; 由精度很高的SY1527(MDC高压机箱)加载。 由慢控实时检测工作高压的稳定性！

一.Monitor 工作原理 4.放射源强度的影响 BESⅢ MDC ①Fe ②Fe BESⅢ RPC ①Fe ②Fe BESⅡ MUON 4.1.铁源与射线透射窗口不同距离 －－等效调整源强: －－ BESⅢ RPC 气体 受放射源强弱影响主要表现在计数率上， 信号幅度大小有所变化； －－ BESⅡ MUON 气体 受放射源影响表现在信号幅度和计数率上， 空间电荷效应积累较为严重。 4.2. 生产日期相差7年的反射源强度对谱形的影响: BESⅢ MDC ①Fe ②Fe BESⅢ RPC ①Fe ②Fe 七年变化情况： MDC: 峰位:偏移320—220, 100ch, 30%左右 主峰计数:4500—110, 2%左右 MUON: 峰位:偏移220—200, 10ch, 5%左右 主峰计数:1800—800, 40%左右 2007年10月生产,圆片状放射源，活度5mci，记做①Fe。 2000年生产,圆片状放射源，活度5mci，记做②Fe。

位于相同位置的monitor测试数据可以相比，消除温漂的影响！ 5.温度修正 PT ， TT：峰位和温度的测试数据， S，T0：实验数据拟合的斜率和温度系数 1.MUON_Monitor探测数据受温漂的影响为6道/度。 2.如果探测器工作环境温度基本恒定，考虑电子学 引起的涨落，monitor的总体涨落为10道。 3.以涨落的两倍设立报警阈值，即以光电峰峰位的 10％为正常涨落范围 0.放射源强度对谱形的影响 位于相同位置的monitor测试数据可以相比，消除温漂的影响！

1。BES3MUON探测器所有RPC在室温条件下：上坪高压均低于7500V， 一.Monitor 工作原理 6.气体比分对Monitor和RPC性能的影响 标准比分的工作气体：Ar:F134a:Iso-butane=50:42:08 MUON探测器RPC：流光工作模式－－ RPC上坪高压（96％效率）7740V。 气体监测器Monitor：雪崩工作模式－－测得峰位为225 Ar F134a Iso－B 峰位值 [192，262] [269，198] [220，233] 偏移量 [-32，+37] [+44，-26] [-4，+8] 坪高压 [7950V ， 7515V] [7630V 7940V] [7700V 7800V] [+210V -225] [-110V +200] [-40V +60] 1。BES3MUON探测器所有RPC在室温条件下：上坪高压均低于7500V， 留有500V的余量， 工作高压设定为8000V。 2。当以总流量每分钟100ml 时， Ar流量变化10％， F134a流量变化10％， Iso-butane流量变化4％时， －－所引起的RPC效率坪曲线偏移的最大高压涨幅为210V，相对于500V的余量，仍在可接受范围之内。 －－Monitor的变化最大为20%，报警阈值为10%。

二.Monitor 硬件 1.硬件连接原理图 1.采集卡：NI公司标准产品PCI-1716L，（250kS/s取样速率的16位A/D转换器； 正比管信号：3mv，5ns 电荷灵敏前放：100mv，1us , up100ns 主放大器：400mv，1us , up400ns 展宽器：400mv，20us , up200ns 1.采集卡：NI公司标准产品PCI-1716L，（250kS/s取样速率的16位A/D转换器； 2.主放大器输出1us宽度的脉冲信号； 3.选择北京核仪器厂生产的FH1005A展宽器，脉冲信号展宽为至少4us以上的方波信号，保证在250kS/s采样不会丢失事例。

二.Monitor 硬件 2.硬件安装布局 Monitor连接示意图 MUON-Monitor安装示意图 2.对于MUON(或MDC)可以考虑将气体监控间的监测信号，和位于谱仪大厅南平台2层机柜内的监测信号，一起通过长传输线送入终控室，电脑显示器和电脑主机（PCI）采集卡一起放置于终控室，即一块采集卡采集6路气体信号。 图（6）：主放大器信号 图（7）：展宽器信号

三.Monitor 软件 1.数据采集流程图 PCI数据采集系统 PCI-DMA数据采集 ROOT数据拟合 USB温度采集 ROOT拟合 实时数据采集 采集周期与时钟同步 参数读取 用户密码保护 参数设定 PCI-DMA数据采集 ROOT数据拟合 USB温度采集 实时曲线 存储 报警判断? 报警数据显示/存储 报警声音控制 Y N 数据查询 测试通道选择 历史测试时间选择 峰位历史曲线 报警历史数据 测试Hitmap图 PS图形文件？ ROOT拟合 存储PS图形文件 显示PS文件 报警 数据库时间选择 历史曲线显示 曲线参数选择 原始数据查询 本地数据库查询 本地数据库 历史测试日期选择 测试数据 数组化 SC数据库 共享变量 DB数据库 GCS显示 在线数据传输

三.Monitor 软件 2.数据拟合函数 1 2 3 4 2. 通过调整展宽器硬件，可实现采集数据hitmap高斯分布！ Gauss拟合对拟合区间要求不高，但Landau拟合结果受拟合区间的影响较大！ －－－－选择Gauss拟合最宜 1 2 3 4 3. 放射源衰减的影响 谱形会随着放射源强度的减弱，由高斯分布趋于朗道分布！ 如2调整硬件参数，也不能将弱源的谱形由朗道分布调整为高斯分布！ －－更换放射源； 2. 通过调整展宽器硬件，可实现采集数据hitmap高斯分布！ C=4700pf, W=25us C=3300pf, W=16us

三.Monitor 软件 3.数据获取程序界面 MDC-D-in MUON-D MDC-D-out 3.1. 前期调试程序（3CH－TEST for MUON） MDC-D-in MUON-D MDC-D-out 3.2. 正式程序（6CH－TEST for MUON & MDC） 幅度谱显示主界面 参数设定面板

三.Monitor 软件 3.数据获取程序界面 3.2. 正式程序（6CH－TEST for MUON & MDC） 当天数据显示 历史数据查询－－本地数据库local SQL 本地原始数据查询 Himap图 Root拟合PS文件 报警数据 长期历史数据查询 单日数据查询

春节期间的温度稳定在18度左右，monitor数据稳定于235－245之间， 1.MUON-大厅monitor测试结果 245＋/－10 F2 春节期间的温度稳定在18度左右，monitor数据稳定于235－245之间， F1->F2 F2->F3 235＋/－10 245＋/－10 260＋/－10 气体房换气到大厅monitor，中间混气罐混合需要1－2天时间 不同批次进货的氟利昂气体引起的峰位漂移区别比较明显。 F1 F2 F3

要求：规范换气操作！更换气瓶前,开启气瓶放气30s,将杂质气体排空再连接气路. 四.Monitor 调试 2.MUON-气控间monitor测试结果 1.MUON-monitor更换氟利昂后monitor 的跳变问题 现象： 1.更换氟利昂10分钟后,monitor监测到5个点左右的凸起,然后达到稳定. 2.关闭质量流则不会监测到换气过程. 质量流off 质量流on 原因: 1.新接入气路的气瓶中杂质影响了气体比分. 满瓶新气:将氟利昂压入气瓶的其他气体; 半瓶的余气:在瓶内气液两相平衡中挥发出 的杂质气体 2.质量流开启,监测总进气情况;质量流关闭,监测混气罐气体回流情况.均可处于工作状态. 要求：规范换气操作！更换气瓶前,开启气瓶放气30s,将杂质气体排空再连接气路. 换气后没有跳变 监测总进气 监测气罐回气 换气 质量流on 质量流off Muon-monitor 可以监测到换气情况,质量流的开关操作,精度很好!

四.Monitor 调试 3.MDC-气控间monitor测试结果 MDC-monitor 监测总进气的周期性波动问题? 20080306－20080307 MDC-C3H8-flow (20080220-20080313) 20080229－20080303 7:13 16:00 5:22 On:9-10h Off:15-14h 20080311－20080312 Monitor: MDC_in (gas room) Phenomena: 周期性晃动，3－4小时。 Cause:未知？ 与质量流的开启周期不符。

构建集成的小型RPC探测器性能检测系统： 五.后续工作 －－Monitor仅监测RPC的工作气体稳定性，不能对RPC探测器作出监测！ 构建集成的小型RPC探测器性能检测系统： 目的： 检测RPC探测器长期性能变化； 配合气体监测器，完善MUON探测器检测系统； 原理： 以RPC为望远镜提供符合信号； 以PCI采集卡为数据获取核心设备； 条件： RPC小单元模型和BES用RPC（结构、性能）一样； PCI采集卡具有采集多路数字信号功能； GasRatioMonitor的备用板卡有两块，可以进行前期实验；

THE END！ THANK YOU!