北京谱仪(BES)是一台大型通用探测器,安放在BEPC储存环南端的对撞区,正、负
电子束流在谱仪中心发生对撞。
组成设备
北京谱仪是我国自行设计和研制的大型粒子物理实验装置,由多种子探测器组合而成,北京谱仪长约6米,高、宽各7米,重500多吨,主要由以下几部分组成:
(1)顶点室、主漂移室及电子学系统——顶点室是由长度84厘米的640根漂移管组成的圆筒形探测器,与主漂移室配合测量荷电粒子的径迹和
动量,还与飞行时间计数器(T0F)配合做触发判选。主漂移室是长220厘米、直径220厘米的圆柱形探测器,内部布有十层共19380根金属丝,相应的电子学钱路有320道。
(2)飞行时间计数器及电子学系统——分桶部和端部,桶部由48根长2.8米的塑料闪烁体、光导和光电倍增管及电子学线路组成,端部由2×24块梯形闪烁体及光导、
光电倍增管、电子学线路等组成。其作用是测量带电粒子在漂移室的飞行时间。
(3)
簇射计数器及电子学系统——桶部有24层长度为3.85米的13430个计数器单元组成,有6720道电子学通道;两侧端部共有8976个计数器单元和相应的电子学通道,其作用是给出带电粒子或中性粒子的能量。
(4)m子鉴别器及电子学系统——有三层共1500多根4米长的方形铝正比室及相应的电子学线路组成。它可以记录穿透能力很强的m子,确定其击中位置。
(5)螺旋线磁铁——外径为4米的螺旋线圈,与三层八角形轭铁、电源等组成谱仪磁铁系统,可提供场强为4千高斯的均匀磁场。
(6)亮度监测器——用以监测对撞机的束流亮度。
(7)触发判选,在线数据获取与分析、离线数据分析系统——用快电子学线路对来自探测器的大量数据进行高速度、高精度的贮存、判选和数字化处理。
第三代装备
北京谱仪III(BESIII)是
北京正负电子对撞机(BEPCII)上的大型通用磁谱仪,总长11米,宽6.5米,高9米,总重约800吨,就位精度达2毫米。
BESIII大量采用国际先进探测技术,就像BEPCII的“眼睛”,通过测量正负电子对撞反应产生的次级粒子来研究物质微观机构的基本组成单元及其相互作用性质。BESIII由主漂移室、飞行时间计数器、电磁量能器、μ子计数器、超导磁铁和相应的电子学读出、触发、数据获取等系统组成,双环对撞机中的正负电子束团在谱仪中心对撞,产生的末态带电和中性粒子的空间位置、动量、能量等特性由谱仪记录,经过数据处理后进行粲能区的物理研究。
漂移室是一个直径1.6米、长24米的圆柱体,沿轴向共布了7000根镀金钨丝作为信号丝,约22000根铝丝作为场丝,小单元结构,采用氦基气体为工作气体,单丝位置测量精度为120微米。在国际上首次采用了无隔墙的内外漂移室结合方案。
电磁量能器采用了6240根28厘米长的掺铊碘化弹晶体,晶体总重24吨多,对10亿电子伏的电子和光子能量分辨率为25%。晶体的机械支撑在国际上首次应用无隔墙的晶体量能器吊挂方案,使晶体间的物质量最小,提高宁能量分辨率。
超导磁体长391米,内直径275米,外直径34米,提供大口径、高强度的均匀磁场。主要包括超导线圈、低温容器及电磁力悬挂支撑结构和阀箱引线等,采用国际主流的单层线圈内绕工艺。于2006年9月19日成功励磁到1万高斯,储能达郅1000万焦耳。它的研制成功标志着我国超导技术的巨大进步。
μ子探测器采用自主发展的阻性板探测器,采用阻值可设定的大面积阻性板,表面覆盖密胺膜,方法简单,造价低廉,方便大规模生产。这种探测器在大亚湾实验及未来的
国际直线对撞机、宇宙线实验等方面有广泛的应用。