中国物理学会高能物理分会第十四届全国粒子物理学术会议（2024）

近年来，高能物理领域对味物理和Higgs物理探测需求不断提高，下一代环形高能正负电子对撞机加速器对撞亮度设计也不断提升。中国的CEPC和欧洲FCC-ee均作为高亮度Higgs粒子和Z粒子工厂，在Z峰值的对撞亮度已达到$10^{36}cm^{-2}s^{-1}$。时间投影室在正负电子对撞机实验的概念设计报告（CDR）、技术设计报告（TDR）中均作为基准主径迹探测。相对于传统大尺寸Pad型读出采用毫米级设计（如：$1\,mm\times6\,mm$），新发展的像素型时间投影室技术（Pixel TPC）是目前国际合作组ECFA和LCTPC重要技术研发方向和研究热点。为满足在高亮度运行时具备高空间分辨率和出色的粒子鉴别（PID）能力，同时考虑TPC端盖读出通道数和总功耗等技术参数，需要完成深入的模拟和大量的实验研究。

在 ，本课题组针对该研究热点，并解决这些关键技术问题。首先通过模拟和实验研究，主要解决以下两个问题：一是像素型读出技术的粒子分辨能力及Cluster Counting数据分析验证，二是保证物理目标前提下，优化设计像素单元读出尺寸。基于Garfield++和Geant4搭建的CEPC Pixel TPC模拟软件框架。该框架分为数字化和数据重建两个部分，数字化部分对主要的电离、漂移、扩散和读出放大等过程进行了参数化；数据重建部分包括事例查找、径迹重建，并利用簇团计数实现探测器性能的优化。通过探测效率的模拟研究分析了簇团计数的优势，结果显示出高颗粒度读出具有明显优势。同时本课题组与DRD1、LCTPC国际合作组合作，基于已研制的TEPix芯片设计TPC读出模块，将在德国DESY开展像素读出的束流实验研究。本报告将给出详细的研究现状和最新研究进展。