BEPCII束損系統(tǒng)研究

何 俊 趙曉巖 汪 林 杜垚垚 趙 穎 隨艷峰 岳軍會 曹建社

（中國科學院高能物理研究所 粒子加速物理與技術重點實驗室 北京 100049）

BEPCII束損系統(tǒng)研究

何 俊 趙曉巖 汪 林 杜垚垚 趙 穎 隨艷峰 岳軍會 曹建社

（中國科學院高能物理研究所 粒子加速物理與技術重點實驗室 北京 100049）

為更好掌握儲存環(huán)中的束流狀態(tài)，在北京正負電子對撞機二期工程的儲存環(huán)上建立了以二極管為探測器的束流損失探測系統(tǒng)。用蒙特卡羅軟件對損失束流產(chǎn)生簇射電子的分布情況進行了模擬，為安裝束損探測器位置提供了依據(jù)。搭建了包括探頭、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在內的束損系統(tǒng)。對束損過程進行了詳細的分析與描述。對北京正負電子對撞機多年的束損數(shù)據(jù)進行了整理分析，對其在丟束診斷、束流壽命研究等多個方面應用情況進行了總結。數(shù)據(jù)顯示建立的束損系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，是優(yōu)化機器參數(shù)、改善束流壽命、分析丟束過程的有力工具。

二極管，束流損失，儲存環(huán)，束流壽命

束損發(fā)生原因與級聯(lián)過程比較復雜，當帶電粒子偏離中心打到管壁上時，產(chǎn)生二次粒子輻射，該二次粒子運動至束損探測器的靈敏區(qū)（感應區(qū)sensor），在靈敏區(qū)使探測介質發(fā)生電離，生成的電子空穴對在遷移電場作用下往兩極運動，運動至陰、陽兩極產(chǎn)生的脈沖信號被后續(xù)電路記錄。在同步模式下，除去其它偶然因素和特殊情況，束流偏離中心管道的原因有三個：剩余氣體碰撞、束團內部散射（托歇克）、量子效應。對撞模式下則還需考慮正負電子束之間的相互作用效應，它對束流損失的影響最大。束流與真空管道內的剩余氣體的碰撞分為與氣體原子核的彈性和非彈性碰撞、與氣體電子的彈性和非彈性碰撞等4類，主要由真空管道內的剩余氣體的壓強和成分決定。托歇克壽命則主要由“束團密度”決定。量子效應則主要受真空管道尺寸及縱向接受度決定。正、負電子束束作用則可分為輻射Bhabha散射和Bhabha散射，它與對撞點包絡函數(shù)等參數(shù)密切相關。束流的總壽命為：

式(1)右邊分別為真空壽命、托歇克壽命、量子壽命和對撞壽命。準確計算各個分項壽命的理論值是一個比較困難的工作，以氣體散射壽命為例，它由全環(huán)的剩余氣體分子成分和真空度決定，而各處真空度和成分很難測得準確的值。在典型的BEPCII對撞參數(shù)下，計算的各分項的壽命分別為真空壽命100 h，托歇克壽命7 h，量子壽命1010h，束束作用壽命為6 h，上述每一項壽命的計算都與加速器的多個參數(shù)有關，實際測量結果與理論結果差別較大，僅具有參考意義。

對于BEPCII的機器參數(shù)來說，量子壽命的貢獻幾乎可以忽略。同步模式下束流損失主要是托歇克散射和剩余氣體分子碰撞引起，而對撞模式下貢獻最大的則是對撞壽命。電子因為與氣體分子碰撞或是束內散射損失能量，損失能量較大的電子經(jīng)過二極鐵時，軌跡便會偏向管道內側打在管道內壁上。因為它們更容易打在聚焦磁鐵的前半部分（或者色散函數(shù)比較大的地方），所以大部分束損探測器都安裝在聚焦磁鐵附近。對于因為束內散射而獲得足夠能量飛出束團的電子對來說，它們是成對的，且分別打在真空管道的內外兩側，所以安裝在真空管道外側的束損探測器對托歇克效應更加靈敏，而內側除了托歇克效應還包括氣體散射效應。

損失的電子產(chǎn)生二次粒子輻射的過程可以用蒙特卡羅軟件模擬。圖1是FLUKA計算電子簇射的結果。計算參數(shù)如下：管道為圓柱型鋁材料，內徑為50mm，外徑為55 mm，壁厚為5 mm，管道內外按真空處理，截止能量設置為2 MeV，粒子與正y方向和正z方向夾角分別為88°和2°[11?12]。結果顯示簇射電子主要分布在沿入射方向一個較小的夾角內。圖1(a)是簇射電子在兩個平面zy、xy上的分布，圖1(b)是在鋁管壁外側的簇射電子沿z方向的分布。其中束流方向為z方向。從圖1(b)可知，簇射主要分布在損失點（電子與管壁碰撞點——圖1(b)中第一個點）下游10 cm之內，該范圍和峰值的位置由束損粒子的入射角和壁厚決定。

圖1 FLUKA模擬結果(a) 電子簇射在zy和xy平面上的分布，(b) 電子簇射在y=55cm的zx平面上縱向分布Fig.1 Results of Monte Carlo simulation code FLUKA. (a) Electron shower distributionin zy and xy planes, (b) Electron shower distribution in zx plan along the longtitual direction

2 BEPCII束損系統(tǒng)

BEPCII儲存環(huán)因為兼顧對撞和同步兩種模式，管道截面和周圍環(huán)境都較光源更為復雜。軟件模擬過程僅供參考。束損探測器安裝在儲存環(huán)的內外兩側，靠近聚焦鐵下游。根據(jù)模擬計算結果，探測器放在束流中心平面上更為靈敏，但部分真空管道的中平面處有一道棱（圖2(a)中箭頭標示處），探測器現(xiàn)安裝在中平面上方。圖2(a)中黑色長方體即為束損探測器，束損探頭僅為2.8 mm×4.7 mm。圖2(b)是BEPCII采用的前室真空盒(Antechamber)截面尺寸，分別用橢圓和方塊標出了束團所處的位置和束損探測器的安裝位置。為確定圖1(a)所示位置與準確放于中棱面上的差別，將一個探測器從圖1中所示位置調整到中平面上，圖2(c)是位置調整前后束損探測器計數(shù)對比，up-in和center-in分別表示管道內側上方、內側中平面上，橫坐標為時間。從圖2(c)可以看出位置調整前后計數(shù)并無明顯變化，具體原因尚需進一步研究。根據(jù)FLUKA計算結果，探測器應盡量靠近Q鐵，圖2(a)也標示出了下一步位置優(yōu)化的方案。圖2(b)僅是部分探測器安裝的真空管道橫截面圖，還有部分探測器安裝于圓柱形真空管道。圖1中計算即是針對圓柱形管道的，這些探測器則嚴格安裝于束流中平面上，還有少數(shù)特殊位置受空間限制移動至管道上方。束損探測器是Bergoz公司的產(chǎn)品，由兩個背靠背的PIN光電二極管及相應電路組成，兩個二極管中間的隔絕層用以屏蔽同步輻射光及其它低能光電子，高能量的簇射電子會在兩個二極管中各產(chǎn)生一個脈沖。兩個二極管的輸出信號經(jīng)過邏輯與門符合后輸出，此種工作方式將大幅度降低同步光引起的噪音計數(shù)。圖2(d)是整個系統(tǒng)的框圖，探測器的輸出信號經(jīng)下位機讀取，通過CAN總線傳輸至位于束測本地站的PC機，最后通過以太網(wǎng)傳輸至archive數(shù)據(jù)庫保存。

圖2 前室真空盒上的BLM照片(a)，真空盒尺寸及BLM安裝位置示意圖(b)，位置靈敏度測試(c)，系統(tǒng)框圖(d)Fig.2 Pictures of BLM (a), cross section size of anti-chamber (b), test results of position sensitivity (c), schematic of BLM system (d).

3 實驗數(shù)據(jù)分析

圖3是正、負電子環(huán)內外兩側束損信號強度沿全環(huán)分布，其中橫坐標為束損探測器編號，從負電子注入點（3點鐘處）開始沿逆時針排列，同一方位角的探測器按照內環(huán)內側、內環(huán)外側，外環(huán)內側，外環(huán)外側的順序排列。圖3(a)是目前正常工作的210多個探測器在對撞模式下15s內的計數(shù)分布。其中最高的計數(shù)為正電子環(huán)準直器下游附近，計數(shù)高達8000，對撞點附近損失的粒子相對較多，探測器計數(shù)普遍偏高，另兩個計數(shù)較高的區(qū)域為正、負電子的注入?yún)^(qū)。圖3(b)則為同步模式下束損計數(shù)沿全環(huán)分布，橫坐標為全環(huán)69個不同位置探測器，為便于與包絡函數(shù)比較，以北對撞點為起始點，每個位置的內外兩個探測器在穩(wěn)定運行的30min內的計數(shù)全部相加。通過與包絡函數(shù)比較可以發(fā)現(xiàn)在同步模式下，束流包絡函數(shù)β和色散函數(shù)大的地方束損較大。

圖3 束損分布、束流包絡和色散函數(shù)分布(a) 對撞模式下按BLM排列的束損分布，(b) 同步模式下按位置排列的束損分布，(c) 束流包絡和色散函數(shù)分布Fig.3 Distributions of beam loss, beam envelope and dispersion. (a) Beam loss intensity distribution under collider mode, (b) Beam loss intensity distribution under synchrotron mode, (c) Beam envelop and dispersion distribution under synchrotron mode

表1是不同機器狀態(tài)下束損計數(shù)率統(tǒng)計情況。無束流時，全環(huán)210多路信號在15 s內的計數(shù)和為1500?1800之間，每個探測器的平均本底計數(shù)僅為7–9，與Bergoz公司給出指標＜0.1Hz相符，說明雙PIN二極管加上符合技術使得束損探測器僅對高能電子簇射靈敏。同步穩(wěn)定是選擇統(tǒng)計從注入完成0.5h后的2h的數(shù)據(jù)。一是因為剛注入時束流狀態(tài)相對比較復雜；二是因為注入初期束流流強高，同步輻射功率較大，真空部件放氣也較大。2h內，因束流密度、真空度等參數(shù)變化使得束流損失率并不穩(wěn)定，但2h內變化不大（損失率減少約10%），束流平均每分鐘損失0.3mA左右。同步環(huán)上所有內、外兩側探測器在15s計數(shù)和為20 000左右。對撞穩(wěn)定是選擇統(tǒng)計注入完成10min后的90min的數(shù)據(jù)。正電子環(huán)比負電子損失率高一倍左右。負電子環(huán)計數(shù)也比運行同步模式下同步環(huán)高。對撞模式下束流的行為比較復雜，計數(shù)率變化也較大，此次選擇的是計數(shù)率相對較低、變化比較平緩的時段。穩(wěn)定運行狀態(tài)下，束損電子數(shù)目與探測器計數(shù)的比值均在20 000左右。對于非穩(wěn)定運行情況，例如正電子環(huán)發(fā)生一次不明原因的丟束，束損系統(tǒng)響應情況為：15s內計數(shù)由40 000左右上升至240000，1min之后恢復到40 000。根據(jù)環(huán)上的束流流強給出的結果，此次丟束損失了12 mA，此次丟束的電子數(shù)與1min內束損系統(tǒng)總計數(shù)比值為80000。據(jù)Bergoz公司提供參數(shù)，其束損系統(tǒng)的最大計數(shù)率可以高達1×107，目前的束損計數(shù)率距其動態(tài)范圍的上限相距甚遠。

表1 不同機器狀態(tài)下束損系統(tǒng)響應Table 1 Beam loss system response to different machine status.

圖4是同步模式下，在有、無束流時，全環(huán)61個不同位置內外束損探測器在300s內的計數(shù)統(tǒng)計情況，下方兩條線為有、無束流時的計數(shù)情況，縱坐標在左邊。最上方的曲線為兩者之比，縱坐標在右邊。從圖4可以看到，大多數(shù)探測器在有、無束流時的計數(shù)比的范圍為1–100，大部分在50以下。雖然統(tǒng)計帶束流計數(shù)時是選擇束流相對較為穩(wěn)定時段，但考慮到?jīng)]有束流時的本底計數(shù)是比較低的，如前文所述的15s內的計數(shù)小于10，而部分探測器的比值還不到10，說明這部分探測器靈敏度不夠，其位置需要進一步優(yōu)化。目前缺乏同類數(shù)據(jù)的比較，下一步準備求證國內外同類型探測器的該比值范圍，并利用此指標作為優(yōu)化探測器位置的依據(jù)。

表2是2009?2014年同步模式下的束損系統(tǒng)計數(shù)情況，正電子環(huán)上的計數(shù)并未計算。統(tǒng)計時間為凌晨1?6點左右，注入流強為250 mA，盡量選擇束流壽命波動較小的數(shù)據(jù)。從表2可以看到，安裝于隧道內的束損探測器的響應并未發(fā)生明顯退化，一直為維持在每損失20 000個電子產(chǎn)生一個計數(shù)的水平。說明束損系統(tǒng)的抗輻照性能比較優(yōu)異。

圖4 不同位置束損探測器對束損的感應靈敏度Fig.4 Sensitivity of beam loss detectors at different location.

表2 6年內同步模式下的束損計數(shù)統(tǒng)計Table 2 Beam loss counts of synchrotron mode during past six years.

圖5(a)是對撞模式下正、負電子流強和壽命隨時間變化圖，較平滑的兩條線分別為正、負電子的流強，圖5(a)中流強變化為300–150mA。另兩條是正、負電子的壽命，其變化范圍為1.3–3.5h。從圖5(a)中可以看到正電子壽命在后半段有一定幅度（2.4h變?yōu)?.2h，幅度30%左右）的提高，具體原因尚不清楚。圖5(b)是對應時段束損探測器計數(shù)，4條曲線分別是正、負電子內、外兩測的探測器計數(shù)和，橫坐標為時間。從圖5(b)中可知橫坐標為300時，正電子環(huán)內外兩側計數(shù)都有一定幅度下降（2.5×104變?yōu)?.0×104，幅度25%左右），剛好對應正電子壽命變好的時刻，可見束損探測器的信號能很靈敏地反應束流壽命的變化情況。除此之外，內側與外側計數(shù)的比值還可以反應真空度的變化情況，在有真空泄露管道附近，內側計數(shù)將大幅度提高，而外側計數(shù)則不會發(fā)生大幅度變化，將使內外計數(shù)比發(fā)生較大變化，通?？商岣咭粋€數(shù)量級。正常情況下，正負電子兩個環(huán)的內外側計數(shù)比值在2.6–3之間。

圖5 正負電子流強、壽命在一個注入周期中變化(a)和對應時段束損探測統(tǒng)計信號(b)Fig.5 Beam current and life time vs. time (a) and beam loss signals vs. time (b).

圖6 是對撞模式下一次典型丟束、打束、注入等不同情況下的束損響應。上方的兩條曲線分別是正負電子的流強，其縱坐標在右邊。1:37應實驗人員要求將束流打掉，因為采用踢束器(Kicker)加局部凸軌的方式打束，全環(huán)的束損探測器僅有少數(shù)幾個位置有提高，主要在正電子注入?yún)^(qū)和準直器區(qū)。經(jīng)過1 h機器狀態(tài)調整，分別在3:00和3:40開始注入正、負電子，注入時很多束損探測器計數(shù)要較正常運行時高一個量級，注入完成后則恢復正常水平。從正電子的兩次注入過程（3:00–3:17和3:28–3:30）可以清楚看到這種趨勢。另外00:19正電子發(fā)生了部分丟束，根據(jù)流強探測器數(shù)據(jù)，束流在10s內，流強從240mA降至228mA，即圖6(a)中箭頭所標示時刻，從圖6(a)中可以看出部分束損探測器計數(shù)發(fā)生數(shù)量級的變化，將該時刻計數(shù)增大的束損探測器信號挑選出來，按照正電子運動的方向排列，如圖6(b)所示，其中一個橫坐標是時間，另一個橫坐標是探測器編號，為1–24，縱坐標為束損探測器計數(shù)。從圖6(b)中可以看出從第7號探測器及下游一系列探測器計數(shù)都有明顯升高，大約1min后恢復正常計數(shù)水平，在7–17號探測器，其縱向位置大約有20m，而且并非直線段，排除了下游探測器是上游丟失粒子產(chǎn)生簇射電子所引起計數(shù)的可能，可以推斷出束流軌道發(fā)生劇烈變化，損失在7–17號探測器附近。

圖6 BLM典型的丟束分析Fig.6 Beam loss analysis by BLM system.

圖7是同步模式下束流流強、束流壽命24h內變化情況。最上面的曲線是束流壽命，中間較平滑的為束流流強，底部的為束損探測器信號。如圖7中箭頭所示，一天中束流壽命發(fā)生多次抖動。以第一個箭頭標示為例，束流壽命從12.5h下降至11.5h，然后又自動回復到12.5h。流強測量系統(tǒng)不能探測到這種波動變化，這是因為其靈敏度而非時間響應不夠引起的。底部的束損探測器是根據(jù)與壽命抖動在時間上有符合趨勢的原則而挑選出來的，它們在環(huán)上的位置分布沒有明顯規(guī)律。多個實驗室都觀測到類似的現(xiàn)象[13?15]。在BEPC的時候就發(fā)現(xiàn)過類似現(xiàn)象，它具有以下特點：與流強無關，壽命下降后又會自動回復，僅發(fā)生在負電子環(huán)同步模式下。產(chǎn)生的原因是真空管道內灰塵、被束流打掉的固體顆粒、離子泵產(chǎn)生的氧化物等被電子電離后，滿足一定荷質比的灰塵“dust”會被俘獲，正是此類灰塵使束流壽命下降[16]，當時研究此類效應時束損系統(tǒng)并沒有建立，而國外實驗室均是用束損系統(tǒng)的信號來確認此類情況的。進一步的核實求證工作正在進行之中。

圖7 束流壽命波動與束損探測器信號Fig.7 Beam life time fluctuation and BLM signals.

4 結語

對BEPCII的束損系統(tǒng)的工作原理和狀態(tài)進行了仔細分析，包括束流探測器位置的優(yōu)化與計算。對損失電子在真空管道內的簇射過程進行了模擬。對同步和對撞模式下束損探測器的工作狀態(tài)進行了評估，發(fā)現(xiàn)部分束損探測器的靈敏度不夠，位置需要優(yōu)化，其計數(shù)變化遠小于探測器的動態(tài)范圍。對多年來束損系統(tǒng)對束損的響應進行統(tǒng)計，確認束損系統(tǒng)的抗輻照性能較強。列舉了束損系統(tǒng)在分析丟束時的定位能力，還發(fā)現(xiàn)束損系統(tǒng)是研究壽命和“dust”效應的有效手段。

1 Zhukov A. Beam loss monitors: physics, simulations and applications in accelerators[C]. Beam Instrumentation Workshop, 2010: 553–565

2 Shafer R E. A tutorial on beam loss monitoring[C]. 10thBeam Instrumentation Workshop, 2002: 44–58

3 Wittenburg K. The PIN-diode beam loss monitor system at HERA[C]. Beam Instrumentation Workshop, AIP Conference Proceedings, 2000, 546: 3–22

4 Wittenburg K. Beam loss monitoring and control[C]. Europe Particle Accelerator Conference, 2002: 109–113

5 Peter F. Lecture notes on beam instrumentation and diagnostics[R]. CERN Accelerator School Beam Diagnostics, 2012: 134–144

6 Wittenburg K. Beam loss monitors[R]. CERN Accelerator School Beam Diagnostics, 2009: 249–280

7 http://geant4.cern.ch/[OL]. 2015-06-21

8 http://www.fluka.org/fluka.php[OL]. 2015-06-21

9 Qin Q. Performance and prospects of BEPCII[C]. International Particle Accelerator Conference, 2012: 1030–1034

10 趙曉巖, 曹建社, 汪林, 等. BEPCII 束流損失探測系統(tǒng)及初步研究[J]. 中國物理C, 2008, 32: 80–82

ZHAO Xiaoyan, CAO Jianshe, WANG Lin, et al. Beam loss monitoring system of BEPCII and its first application[J]. Chinese Physics C, 2008, 32: 80–82

11 侯磊. 上海光源儲存環(huán)束流損失監(jiān)測系統(tǒng)研制與應用[D]. 北京: 清華大學, 2009

HOU Lei. Design and application of the beam loss monitoring system for the storage ring of SSRF[D]. Beijing: Tsinghua University, 2009

12 孫玉聰. 電子儲存環(huán)束流損失測量系統(tǒng)的研制[D]. 合肥: 中國科技大學, 2011

SUN Yucong. The study on measurement system of loss beam on electron storage ring[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2011

13 Kelly D R, Bialowons W, Brinkmann R, et al. The electron beam lifetime problem in HERA[C]. Particle Accelerator Conference, 1995: 2017–2019

14 Saeki H, Momose T, Ishimaru H. Observations of dust trapping phenomena in the TRISTAN accumulation ring and study of dust removal in a beam chamber[J]. Review of Scientific Instruments, 1992, 62(4): 874–885. DOI: 10.1063/1.1142024

15 Sagan D. Mass and charge measurement of trapped dust in the CESR storage ring[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 1993, A330(3): 371–379. DOI: 10.1016/0168-9002(93)90566-Z

16 Qin Q, Guo Z Y. Studies on the dust effect in the BEPC storage ring[C]. Europe Particle Accelerator Conference, 2001: 451–453

CLC TL99, O571

Study on beam loss system of BEPCII

HE Jun ZHAO Xiaoyan WANG Lin DU Yaoyao ZHAO Ying
SUI Yanfeng YUE Junhui CAO Jianshe
(Key Laboratory of Particle Acceleration Physics and Technology, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Background: A beam loss system that uses the PIN diode as the detector has been set up on Beijing Electron–Positron Collider II (BEPCII) storage after 8-a routine operation. Further study and analysis should been carried out based on the historical data. Purpose: This study aims to learn the beam loss process in depth and further optimize the parameters of the accelerator. Methods: Based on the machine size and beam parameter of BEPCII, the Monte Carlo simulation of the cluster electrons in the storage ring was performed to provide reference for installation position of the beam loss system. Then different methods, including adding all the beam loss monitor (BLM) counts, adding the inner detector, adding the outer detector, have been used for data analysis of the beam life time, beam loss distribution, beam envelope and dispersion, etc., under both the collider mode and synchrotron mode. Results: The results show that the BLM system is useful to study the beam life time and diagnose the beam loss processes. The beam loss system for BEPCII works stablely. The detector counts are much smaller than the dynamic range of the detector. Conclusion: Over the eight years, the response of the beam loss system does not change a lot, which implies that the radiation tolerance of beam loss system is very good. Lower than expected detector counts show that the detectors position needs to be optimized, the sensitivity is not enough. The beam loss system is an effective method to study the “dust” effect.

Diode, Beam loss, Storage ring, Beam life time

TL99，O571

10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.100103

當帶電粒子在加速器中運行時，有部分粒子并未遵循理想軌跡運動，因種種原因發(fā)生偏離而打在管壁上，產(chǎn)生的簇射（Shower，主要包括電子和高能光子）將穿出管道與空氣、磁鐵、線纜等各種介質發(fā)生作用。 這部分束損粒子產(chǎn)生的簇射輻射就是束損探測的對象[1?3]。束損系統(tǒng)的最終目的是確定束流損失的數(shù)量、位置和發(fā)生時間。對于高功率和超導結構的加速器來說，控制束損顯得更加重要。一方面高功率束流容易損壞真空部件，另一方面也容易引起超導部件失超[4]。只有在束損系統(tǒng)幫助下才能實現(xiàn)對束流精確的控制，建立可靠靈敏的束損系統(tǒng)是加速器運行必不可少的部分。束損探測涉及到多個不同學科，如電動力學、高能粒子探測器、核物理、輻射防護和中子物理等。束損探測器種類較多[5?6]，如氣體電離室、硅二極管（北京正負電子對撞機重大改造工程(Beijing Electron Positron Collider II, BEPCII)采用的就是這種可看作固體電離室的雙PIN二極管）、閃爍體探測器、契倫科夫探測器、二次電子發(fā)射探測器和中子管等。不同探測器的動態(tài)范圍、時間相應、靈敏度、抗輻照能力各有不同，只有充分了解束損的物理過程和探測器性能，才能選擇合適類型的探測器，幫助調束人員得出可靠的束流信息。除了復雜的物理過程，另一個使得束損分析變得困難的原因是束損探測器(Beam Loss Monitor, BLM)會受到周圍各種環(huán)境的影響，在不同位置損失的粒子的輻射場之間會相互疊加。一些蒙特卡羅模擬軟件，比如Geant4[7]、 FLUKA[8]、EGS可以幫助分析物理過程，優(yōu)化束損探測器的位置。

BEPCII是雙環(huán)結構，有兩種工作模式。對撞模式下兩個交叉的環(huán)內分別儲存著正、負電子，在北京譜儀所處位置對撞，為高能物理研究取數(shù)。同步輻射模式僅在一個稍大的外環(huán)中儲存負電子，為用戶提供同步輻射光[9]。以二極管為探測器的束損系統(tǒng)不僅在二期工程調試初期幫助實現(xiàn)束流閉環(huán)，而且多年來對機器參數(shù)優(yōu)化起到較大作用[10]。從系統(tǒng)建立直到不斷完善發(fā)展，中間更換過部分探測器探頭，現(xiàn)在所有歷史數(shù)據(jù)都已經(jīng)進入數(shù)據(jù)庫儲存，可供調束人員隨時調取，為更好地發(fā)揮其功用，數(shù)據(jù)分析及進一步優(yōu)化工作顯得十分必要。

1 束損過程及蒙特卡羅模擬

No.11105163、No.11305186)資助

何俊，男，1983年出生，2011年于武漢大學獲博士學位，從事束流測量研究，E-mail: hejun@ihep.ac.cn

2015-04-10，修回日期：2015-08-29