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近年来，国际上高能物理领域发起多项基于正负电子对撞机的下一代大科学装置规划（FCCee、CEPC、ILC、LCF、STCF等）。部分项目已完成加速器、物理与探测器概念设计和技术设计报告发布，在大多基准探测器概念设计中，均采用了时间投影室（Time Projection Chamber, TPC）作为主径迹探测器。在低亮度时其拥有独特的技术优势，但在高亮度下由束流本底导致空间电荷效应，会显著影响 TPC 漂移电场的均匀性和探测性能，因此对束流本底评估和优化是 TPC 应用于未来高能对撞机实验的核心技术问题和研究热点。
本研究以解决束流本底这一关键问题为目标，紧密结合加速器与探测器的设计参数，系统全面开展了束流本底对高粒度读出 TPC 径迹探测性能的影响研究，建立了从模拟建模、性能分析以及优化解决的完整研究体系。基于完整软件框架，首先建立了涵盖 TPC 中多个空间电荷源的模拟方法，创新性构建了空间电荷密度、电场畸变及电子漂移偏差的理论计算模型，明确束流本底产生的次级低能光子为 TPC 空间电荷主要来源和产生机制，给出在 Higgs 和低亮度 Z 运行模式下的空间电荷密度与电子漂移偏差等关键参数。分析了空间电荷效应对探测器动量分辨的影响和优化方案。通过优化 CEPC 对撞区设计将空间电荷密度需控制在 1.0 nC/m$^{3}$ 以下，保证 TPC 绝大部分区域电子漂移偏差小于 150 $\mu$m，并进一步通过软件层面开发相应的修正算法，显著提升动量分辨性能。其中，高粒度读出时间投影室具有良好的三维径迹重建和优异的粒子鉴别性能，本报告给出模块化 Micromegas 的研发与性能测试、前端电子学芯片 TEPIX以及数据获取系统的开发与调试，以及采用500 $\mu$m $\times$ 500 $\mu$m 单元尺寸的高粒度读出原型机模块的研究进展。
