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BES Ⅲ 气体比分监测器 PowerPoint PPT Presentation


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BES Ⅲ 气体比分监测器. 钱森 [email protected] 指导老师:王贻芳 张家文 20080430. 大纲. 一 .Monitor 工作原理 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;

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BES Ⅲ 气体比分监测器

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Presentation Transcript


Bes

BESⅢ气体比分监测器

钱森

[email protected]

指导老师:王贻芳

张家文

20080430


Bes

  • 大纲

  • 一.Monitor 工作原理

  • 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


Bes

  • 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。


Bes

  • 一.Monitor 工作原理

2.计数管坪特性曲线

BESⅡ MUON

(Ar:CH4=90:10)

BESⅢ MDC

(He:C4H10=60:40)

BESⅢ RPC

(Ar:F134a:Iso-butane=50:42:08)

相同的探测器,电子学,测试环境。

  • 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

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!


Bes

  • 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!


Bes

  • 一.Monitor 工作原理

4.放射源强度的影响

BESⅢ RPC

BESⅡ MUON

BESⅢ MDC

BESⅢ RPC

②Fe

①Fe

①Fe

②Fe

  • 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:

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。


Bes

  • 一.Monitor 工作原理

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!


Bes

  • 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

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%。


Bes

  • 二.Monitor 硬件

1.硬件连接原理图

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。


Bes

  • 二.Monitor 硬件

2.硬件安装布局

Monitor连接示意图

MUON-Monitor安装示意图

  • 1.monitor信号为低频信号,可选用100长传输线,信号衰减在可接收范围之内;

  • 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


Bes

  • 三.Monitor 软件

PCI数据采集系统

1.数据采集流程图

实时数据采集

数据查询

数据查询

本地数据库查询

原始数据查询

采集周期与时钟同步

用户密码保护

数据库时间选择

测试通道选择

参数设定

参数读取

曲线参数选择

历史测试日期选择

PCI-DMA数据采集

历史曲线显示

峰位历史曲线

实时曲线

存储

ROOT数据拟合

报警历史数据

实时曲线

存储

历史测试时间选择

USB温度采集

在线数据传输

测试Hitmap图

实时曲线

存储

本地数据库

PS图形文件?

报警判断?

N

测试数据

数组化

SC数据库

ROOT拟合

Y

DB数据库

存储PS图形文件

报警数据显示/存储

共享变量

报警

显示PS文件

GCS显示

报警声音控制


Bes

  • 三.Monitor 软件

2.数据拟合函数

1

3

2

4

C=4700pf,

W=25us

C=3300pf,

W=16us

  • 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

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!


Bes

  • 三.Monitor 软件

3.数据获取程序界面

MUON-D

MDC-D-out

MDC-D-in

3.1. 前期调试程序(3CH-TEST for MUON)

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


Bes

  • 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


Bes

  • 四.Monitor 调试

1.MUON-大厅monitor测试结果

F2

F2

F1

245+/-10

235+/-10

260+/-10

F3

F1->F2

F2->F3

245+/-10

春节期间的温度稳定在18度左右,monitor数据稳定于235-245之间,

  • 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。


Bes

  • 四.Monitor 调试

2.MUON-气控间monitor测试结果

质量流off

质量流on

换气

监测气罐回气

监测总进气

换气后没有跳变

监测总进气

质量流off

质量流on

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.

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.

Muon-monitor 可以监测到换气情况,质量流的开关操作,精度很好!


Bes

  • 四.Monitor 调试

3.MDC-气控间monitor测试结果

MDC-C3H8-flow (20080220-20080313)

On:9-10h

Off:15-14h

20080306-20080307

20080311-20080312

16:00

5:22

7:13

20080229-20080303

MDC-monitor 监测总进气的周期性波动问题?

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。


Bes

  • 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;


Bes

THE END!

THANK YOU!


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