A Contribution to the calorimetry of the gamma-ray space telescope GLAST and a look at electro-photon cascades on the diffuse extragalactic photon background. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2006

A Contribution to the calorimetry of the gamma-ray space telescope GLAST and a look at electro-photon cascades on the diffuse extragalactic photon background.

Contribution a la calorimetrie du telescope spatial a rayon gamma GLAST et etude des cascades eletron-photon sur le rayonnement diffus extragalactique.

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Abstract

Starting September 2007, the Gamma Large Array Space Telescope (GLAST) will observe Rays of energy between 100 MeV and 300 GeV. A siliceous-strip tracker measures their direction and a calorimeter their energy. The latter is rendered hodoscopique thanks to the disposition of its CsI(Tl) crystals. Weighting 2 tons in all, these are inserted in an epoxy and carbon-ber structure for protection during take-o. Inside each crystal, tapering of the signal, coupled with double diodes at each end, allows for the measure of both the energy deposited in that crystal and the mean position of the deposit. On Earth, calibration occurs through the use of cosmic muons. Rays interact with the detector by creating electromagnetic showers. Because of constraints on the design of this space-based calorimeter, only a varying fraction of a shower's energy is deposited inside the calorimeter. This fraction depends on shower energy, direction and proximity to the detector's walls. The ray energy (E) is reconstructed trough the optimisation of an estimator as a function of these parameters. The estimator is based on the energy deposited inside the calorimeter (Q) and observables which anti-correlate with Q when E is axed, thus reducing Q's variance. The reconstruction algorithm proceeds with a maximum likelihood on this estimator. Extragalactic rays may initiate electron-photon cascades on the photon background. Observed spectra are a function of the ray attenuation, allowing in return for a measure of the infrared background, and cascade emissions. A spectral signature of the extragalactic magnetic field is considered.
Le Gamma Large Array Space Telescope (GLAST), d es septembre 2007, observera les rayons entre 100 MeV et 300 GeV. Leur direction est mesurée par un trajectographe en couches à pistes de Si, leur énergie par un calorimètre rendu hodoscopique gr^ ace a la disposition de ses barreaux de CsI(Tl). Pesant près de deux tonnes, une structure en fibres de carbone rigidifiée par de l'époxy les soutient pour les protéger durant l'envol. Dans un barreau, un signal crée par un dépôt d'énergie est attenue en fonction de la distance parcourue. Un système de lecture compose d'une double diode a chaque extrémité permet alors de mesurer l'énergie déposée et sa position moyenne. Sur Terre, la calibration s'effectue grâce aux muons cosmiques. Un rayon interagit en créant une gerbe électromagnétique. Les contraintes spatiales sur la conception du calorimètre font que seule une fraction de l'énergie y aboutit, ce en fonction de l'énergie, l'orientation et la proximité aux parois de la gerbe. L'énergie (E) est reconstruite en optimisant, en fonction de ces paramètres, un estimateur base sur l'énergie mesurée dans le calorimètre (Q) et des observables réduisant la variance de Q car anti corrélées a celle-ci a Exe. L'algorithme de reconstruction procède à un maximum de vraisemblance sur cet estimateur. Les rayons extragalactiques peuvent initier des cascades électron-photon sur le fond de photons. Les spectres observes dépendent de l'atténuation des rayons, permettant en retour une mesure du fond infrarouge, et de l'émission de leurs cascades. Une signature spectrale du champ magnétique extragalactique est alors perceptible.
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Dates and versions

pastel-00002297 , version 1 (29-07-2010)

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Cite

Pol d'Avezac. Contribution a la calorimetrie du telescope spatial a rayon gamma GLAST et etude des cascades eletron-photon sur le rayonnement diffus extragalactique.. Physique [physics]. Ecole Polytechnique X, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00002297⟩
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