Speaker
Jinxian Zhang
Description
环形正负电子对撞机（CEPC）是一个以希格斯玻色子性质的精确测量及电弱物理、味物理的深入研究为核心科学目标的未来大科学装置，目前已发表技术设计报告。鉴于味物理等前沿课题对强子鉴别提出极高要求，CEPC对主径迹探测器的粒子鉴别（PID）能力提出了严苛的要求：被列为主径迹探测器基准方案的时间投影室（TPC），需在20 GeV/c动量范围内实现π/K分离度优于3σ的PID性能。为突破传统电离能损（dE/dx）测量对PID性能的限制，目前的CEPC-TPC采用高颗粒度Micromegas读出技术与簇团计数方法，有望显著提升PID能力。在这项技术中，读出pad的尺寸是影响PID性能与工程成本的关键参数。
本报告介绍课题组建立的TPC模拟软件框架，以及在该框架下针对CEPC-TPC进行的PID性能和读出pad尺寸优化研究。该框架基于Geant4与Garfield++，实现了从前端物理过程到后端PID重建的全过程模拟：先模拟入射粒子在气体中的能量沉积与初级电离簇团产生，再参数化处理电子漂移与Micromegas雪崩放大过程，最终根据读出pad网格分布生成数字化读出信号；重建阶段采用分层截断均值方法，利用电离能损（dE/dx）与簇团计数（dn/dx）进行PID，并对每层合并的行数、截断比例两个关键参数进行了系统优化。在此框架下，课题组评估了不同读出pad尺寸（55×55 μm^2至500×500 μm^2）对π/K分离度的影响。此外，课题组准备了CEPC-TPC全漂移长度（2.9 m）的原型机，用于进行电子漂移参数的测量和不同尺寸pad信号读出的实验，本报告同样给出这一设备组装、调试阶段的最新进展。
Primary authors
Chengdong FU
(IHEP)
Guang ZHAO
(高能所)
Huirong Qi
(Institute of High Energy Physics, CAS)
Jinxian Zhang
Mr
Jianbo Zheng
(IHEP, CAS)
Linghui Wu
(IHEP)
Manqi Ruan
(IHEP)
Mr
Qilin Wen
(IHEP, CAS)
Xin She
(IHEP,CAS)
Yifang Wang
(高能所)
Yue Chang
(Central China Normal University (CCNU))
Zhi Deng
(Tsinghua University)
