基于 Timepix3 确定粒子方向的改进算法

Timepix3 像素探测器已展现出用于径迹测量的巨大潜力。其具有 $256\times 256$ 像素、55 $\mathrm{\mu}$m 像素间距，以及在时间（1.56 ns）与能量（60 keV 下 2 keV）上改进的分辨率，已成为表征未知辐射场的强力仪器。此类分析的关键预处理步骤是从单条径迹确定三维空间中的粒子轨迹。本研究在径迹线性假设下，对解决该任务的回归方法进行了全面比较。所提方法首先在仿真上评估，并以精度与计算时间为判据。随后以真实数据集（在已知辐射场中测量）对选定方法验证。最后，将所提方法应用于大型强子对撞机的实验数据。性能最优的方法在入射角 $\theta$ 与方位角 $\varphi$ 上分别取得 1.99{\deg} 与 3.90{\deg} 的平均绝对误差。最快的方法所需平均计算时间为每条径迹 0.02 ps。对所有实验应用，我们给出了角度图与阻止本领谱。