DOC《技术支持系统及北京谱仪的工艺总体布局》

技术支持系统及北京谱仪的工艺总体布局 读出电子学系统总体工艺布局 1.

读出电子学、机箱和机架的布局 电子学系统是北京谱仪的重要组成部分之一,对应BESIII的每一个子探测器都有独立的读出系统外,对于BESIII的整体工作环境参量也有完整的监测系统,此外,还有高压、低压电源供给系统等,BESIII的总信息量约有30000道电信号,经相应的前端读出电子学处理后,由大约15000条电缆将信号由探测器引到后续处理电路上做进一步的处理,依VME标准将信息传输到由约80个计算机群构成的在线数据获取系统完成数据记录. 从空间布局上看,由几万根电缆、几千个插件、几百台机箱、几十套机柜所组成的、庞大电子学读出系统可分为两大部分,绝大部分前端电子学和后续处理电路放在BES大厅内(50多套机柜),采用集中冷却方式,要求机柜内的每个机箱有各自的风扇以利冷风流动,机柜进风口的风温小于20℃,风量约6万M3/小时,另外,约有20个机柜放在电子学计数间内,谱仪大厅内的机柜与电子学计数间的机柜之间以电缆或光缆连接. 为了充分利用谱仪大厅的空间,谱仪南北两侧安放读出电子学的机柜,腾出东西的空间加强辐射防护屏蔽并为制冷设备提供空间,原则上,南北两个机柜间设计成对称式,每间分成上下两层,每层内放两排机柜组,每组由六个机柜组成,每间内可放24个机柜,实际上北侧空向窄小,要借助谱仪上方平台放6个机柜,则共计54个机柜,见框图4.14-16. 为减少因地线引起的串扰,要分别建立电子学的控制地线(信号地线)与设备的保护地线(安全地线)网,并且这些地线网要尽可能远离加速器及同步辐射厅的地线网,整个谱仪将采用一或两个接地电极就近接大地. 图4.14-16 电子学机柜布局框图 2.电缆、冷却、气体管道布局 漂移室(DC-Drift Chamber)有6860根灵敏丝,一块前置放大器将八根灵敏丝上的信号放大,然后,由一根双绞多线屏蔽电缆将信号由探测器引出并送至主放大器进行后续处理,因此,共有860根φ10的信号读出电缆和870根φ6的高压电缆;

桶部及端部飞行时间(TOF)计数器由184块闪烁体及其端部的光电倍增管(PMT)组成,每个PMT有一根高压电缆和一根信号电缆要从谱仪东西两端引出,因此,BESIII的每端有136根φ8的信号读出电缆和136根φ6的高压电缆用于TOF;

BESIII探测器内部的束流管道、前端电子学和光电倍增管等产生的热量必须通过冷却系统带走,这些冷却水管路、温度监测电缆、气体管路等都要由桶部量能器与端部量能器之间的40mm缝隙通过,DC的八根安装吊杆也要占用这40mm空间. 桶部和端部量能器有5280道信号,5280根φ8的信号电缆以及其200根φ10的冷却水管都要通过八卦形轭铁引出,端盖TOF的48根信号电缆和高压电缆也要从BESIII两端引出并通过超导四极磁铁(SCQ)与端盖量能器之间的间隙,以上所有电缆和管道都需要空间,这样,八卦轭铁的每卦上至少要予留80mm宽、1100mm长的凹槽,以上为计算的空间,实际上最大允许开槽长度为1080mm. 按目前各子探测器的设计方案,所有电缆及各种管道都是由中心向外沿径向辐射状引出,而且分为四层,内层为桶部簇射电缆、中层为飞行时间计数器电缆、次中层为漂移室电缆、最外层为端盖簇射计数器电缆.所有电缆从轭铁缝隙引出后沿谱仪外侧向中心方向延伸通向各读出电子学机柜.电缆总数及机箱、机柜数量统计见表4.14-1,谱仪内外环境电功耗统计见表4.14-2和4.14-3,BESIII管线统计见表4.14-4. 表4.14-1 电缆总数及机箱、机柜数量统计表 项目 名称 信号 总道数 电缆/ 每端 NIM机箱 VME/6u 机箱 VME/9u 机箱 高压电源 机柜 数量 DC