3.2 Ảnh hưởng của phông lên detector CDC
3.2.1 Phơng do các hạt tích điện gây ra trong detector
Các hạt bị lệch khỏi chùm tia gây ra một loạt phản ứng thứ cấp sinh ra nhiều loại hạt khác nhau, trong đó có các hạt mang điện như electron, positron và proton. Các hạt này khi đi vào vùng nhạy của detector cũng sẽ làm ion hóa chất khí và tạo thành tín hiệu phơng trong detector. Phơng do các hạt này sẽ gây ra nhiễu dẫn đến khó khăn cho việc phân tích số liệu và còn gây ra thời gian chết cho detector.
Thí nghiệm Belle II, Luminosity cao hơn 40 lần so với thí nghiệm Belle nên tốc độ đếm phơng trong detector CDC sẽ tăng lên rất nhanh. Hình 3.4 so sánh phơng ở thí nghiệm Belle và dự đốn ở thí nghiệm Belle II. Ta thấy ở thí nghiệm Belle II phông sẽ rất cao, điều này sẽ làm cho việc xác định quỹ đạo của hạt gặp khó khăn. Giới hạn để detector có thể hoạt động hiệu quả là tốc độ đếm phơng tại mỗi kênh (mỗi dây tín hiệu) phải nhỏ hơn 200KHz.
Nghiên cứu ảnh hưởng của phơng neutron lên detector CDC trong thí nghiệm Belle II
Hình 3.4 Phông do chùm tia gây ra trong detector CDC ở thí nghiệm Belle và thiết lập cho Belle II với hệ số 20 [14]
Vì thế việc tính tốn tốc độ đếm phơng ở trong detector CDC là hết sức cần thiết. Tốc độ đếm phông được đánh giá dựa trên số liệu Monte Carlo. Để xác định tốc độ đếm trung bình của từng kênh ở mỗi lớp ta chỉ cần tính tổng tất cả các số đếm ở mỗi lớp sau đó chia cho thời gian tương đương và số kênh trên lớp đó. Tuy nhiên trên thực tế bởi vì cửa sổ thời gian (time window) của hệ điện tử được đặt là 0.5 μs nên lúc hoạt động thực tế sẽ khơng có hai tín hiệu được ghi nhận cùng lúc trên cùng một kênh trong khoảng thời gian 0.5μs. Trong khi đó thì các tín hiệu mơ phỏng sẽ được ghi nhận tất cả khi chúng tương tác trong vùng nhạy. Nên ta chia khoảng thời gian tương đương với thời gian thực thành các khoảng có độ rộng tương ứng với cửa sổ thời gian. Sau đó sắp xếp tín hiệu vào, nếu có hai tín hiệu cùng xuất hiện một lúc thì cũng chỉ có một tín hiệu được ghi.
Sau khi phân tích cho dữ liệu Monte Carlo lần thứ 6. Tốc độ đếm phông trong detector CDC được thiết lập như ở đồ thị ở hình 3.5
MC+BGx20 MC +BGx1
Hình 3.5 Tốc độ đếm phơng trong detector CDC
Ta thấy rằng ảnh hưởng chủ yếu vào cdc hit rate là bức xạ Bhabha từ cả chùm năng lượng cao (màu đỏ) và năng lượng thấp (mầu xanh ngọc). Hiệu ứng Touchek và hiệu ứng tán xạ coulomb đóng góp một phần nhỏ. Tốc độ ảnh hưởng lớn nhất là ở lớp trong cùng, khoảng 120KHz/kênh. Giá trị này ở dưới ngưỡng cho phép là 200kHz/kênh. Giá trị ở các lớp khác ở khoảng 30kHz/kênh.