職稱申請(qǐng)報(bào)告-hepg

1、BESIII MDC 模擬與調(diào)試,袁野 2013-07-042013年粒子物理實(shí)驗(yàn)計(jì)算軟件與技術(shù)研討會(huì) 威海,MDC模擬調(diào)試未來(lái)總結(jié),,BESIII&MDC,BESIII軟件是一個(gè)吸收高能物理實(shí)驗(yàn)軟件發(fā)展成果， 從Fortran轉(zhuǎn)向全面基于C++,基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的大 型軟件系統(tǒng)BESIII模擬采用基

2、于Geant4全新構(gòu)建BEPCII的亮度比BEPC提高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，高統(tǒng)計(jì)量和 高精度物理測(cè)量目標(biāo)對(duì)模擬的性能提出了高標(biāo)準(zhǔn)的 要求。因此在一開(kāi)始就確定了在Geant4框架內(nèi) 盡一切可能貼近真實(shí)探測(cè)器，減少近似的方針,模擬,在幾何模擬中傳統(tǒng)方法僅構(gòu)建筒體，端蓋，絲層,28936根絲組成6860個(gè)單元,采用直接精細(xì)構(gòu)建到 每一個(gè)信號(hào)單元和每一根絲的方案 新MDC采用小單元，階梯型設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精細(xì)模擬是一項(xiàng)

3、十分 困難的挑戰(zhàn),在單元中構(gòu)建出所有場(chǎng)絲和信號(hào)絲， 取代將絲物質(zhì)平均入氣體的傳統(tǒng)方法 模擬中粒子與漂移室物質(zhì)的相互作用更加符合實(shí)際物理過(guò)程，dE/dX更準(zhǔn)確,首次引入尚處于發(fā)展中的TwistTub模型成功解決斜絲層單元構(gòu)建的困難，使得模擬中粒子定位更準(zhǔn)確，更接近真實(shí)數(shù)據(jù) 國(guó)際上最早實(shí)際應(yīng)用此模型的合作組之一，與作者直接合作發(fā)現(xiàn)并解決一系列存在的問(wèn)題，促成該模型被Geant4正式采用,斜絲層單元模擬的困難是傳統(tǒng)模擬

4、 不能精確到單元的直接原因,為提高BESIII模擬系統(tǒng)整體性能，不僅模擬 MDC內(nèi)部，對(duì)外部結(jié)構(gòu)也精確模擬,MDC端蓋外部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，物質(zhì)種類繁多，包括前放電子學(xué)板，電纜，屏蔽板，支撐結(jié)構(gòu)等經(jīng)過(guò)極大努力，精確完成對(duì)外部物質(zhì)模擬,對(duì)端蓋外物質(zhì)模擬準(zhǔn)確，顯著提高BESIII模擬整體性能,實(shí)踐證明，對(duì)探測(cè)器幾何的精確模擬對(duì)模擬性能影響重大。由于采取了盡量減少近似的方案，MDC模擬和數(shù)據(jù)的差異在取數(shù)一開(kāi)

5、始就減小到2%，和BESII的水平相當(dāng)。,EMC,基于精細(xì)的模擬，盡量從物理基本原理出發(fā)，多方嘗試，采用一系列新方法,調(diào)試,中間擊中數(shù)據(jù)輸出輸入 雙高斯殘差分布彌散 引入擊中效率 隨機(jī)觸發(fā)本底混合,在精細(xì)幾何模擬的基礎(chǔ)上，如何使得模擬與數(shù)據(jù)達(dá)成一致，需要對(duì)重建與刻度的過(guò)程有清晰的了解，對(duì)數(shù)據(jù)的狀態(tài)有深入的理解并對(duì)模擬進(jìn)行細(xì)致的調(diào)試,漂移室模擬與數(shù)據(jù)的差別是系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源之一,,,1, Do reconstruction

6、 without one layer 2. Use reconstructed helix find out expected hit position with this layer, get cell no. and doca3.Check the expected hits with the real digits from the rawDataProviderSvc, get efficiency 4.Repeat

7、above process to all 43 layers,wire efficiency,Definition: the eff. of a hit been recorded into raw data,Double Gaussian,,Single,Double,通過(guò)上面的方法，模擬數(shù)據(jù)與重建一致性差異1%但是分辨率差異比較大而且無(wú)法繼續(xù)減小差異，通過(guò) 多方面的研究探索，我們提出了將擊中點(diǎn)分類的新思路 在

8、所有擊中點(diǎn)中只有那些重建最終留下的點(diǎn)才對(duì)重建徑跡 的質(zhì)量有貢獻(xiàn),Difference betweendata & MC,Tacking efficiency for pions,,Tune raw hit efficiency,Tune residual distribution of all hits,,,Change to,Tune raw hit efficiency,Tune ratio of hits on tr

9、ack,,,Tune residual distribution of hit used in fit,real data,simulation result,fitting of hitOnTrk,,,13,,Pt (GeV/c),Pt (GeV/c),Tracking efficiency versus Pt for all part (cos?<0.93),J/y?rp,?(data)/?(MC)-1,擊中點(diǎn)分類的方法

10、不僅達(dá)到了更好的符合效果~0.5%，而且調(diào)試的過(guò)程也更高效,Momentum resolution,Momentum resolution improved in 663MC is more consistent with data,Data,MC,J/? ? ?pp,data,The new method really help, improved much than before,15,未來(lái),低動(dòng)量的符合度明顯比高動(dòng)量區(qū)間差

11、 這與調(diào)試中使用高動(dòng)量的e，muon有關(guān)， 需要基于低動(dòng)量的徑跡樣本進(jìn)行調(diào)試改進(jìn)我們已知在一些地方存在沒(méi)有解決的差異 近絲區(qū)的分布形狀 遠(yuǎn)絲區(qū)的X－T關(guān)系不唯一 雙擊中的泄漏進(jìn)行了一些相關(guān)研究，但還沒(méi)有找到有效的方法需要進(jìn)行更深入的探索,Fit function,Residual distribution close to wireis asymmetryicTh

12、e real function should be a gaussian convolution poissonas from CLEO’s experience,,Wire,Track,cluster,Data X-T plots have split and twist at close boundary areaMake it not a one-to-one map as we used Can we divide c

13、ell area, use different x-t relations for each area?,X-T puzzle,Double hits,The nonhomogeneity of the magnetic field at the edge of the cell results in the appearance of hit in the neighbor cell without a track passing.,

14、,,,,,總結(jié),對(duì)幾何的精確構(gòu)建和對(duì)數(shù)據(jù)的深入理解是提高模擬性能的基礎(chǔ)BESIII MDC精細(xì)的模擬和調(diào)試取得了很好的效果仍然存在著沒(méi)有理解的地方，未來(lái)將繼續(xù)致力于性能的不斷提高,關(guān)于圖形化快速幾何構(gòu)建的想法,Geant4的幾何構(gòu)建是完全基于C++編程，入門費(fèi)時(shí)，不直觀，效率不高當(dāng)今軟件發(fā)展的趨勢(shì)是圖形化，描述性，傻瓜化比如：Geek們鐘愛(ài)的linux命令行界面完全抵擋不住圖形化的日益壯大，linux越來(lái)越象win

15、dows各種中間件軟件蓬勃發(fā)展，LabView,FLUKAFortran 時(shí)代軟件的新生,G4Beamline基于Geant4的高效束流模擬,BESIII將GDML引入，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享基于ROOT和GDML的圖形化操作單事例顯示，在離線與在線數(shù)據(jù)跟蹤和物理分析中均發(fā)揮重要作用圖形化直接顯示底層數(shù)據(jù)， 極大的提高算法分析跟蹤效率,GDML格式與Geant4和ROOT的接口已經(jīng)完善，但本身并沒(méi)有產(chǎn)生工具Ge