131 research outputs found
Construction, test and performance analysis of the Tracker flight towers for the Large Area Telescope of GLAST.
Construction, test and performance analysis
of the Tracker
flight towers for the Large
Area Telescope of GLAST.
Riassunto della tesi
candidato: Melissa Pesce-Rollins
relatore della tesi: Prof. Ronaldo Bellazzini
L'interesse verso l'astronoma gamma, sia nello spazio che a terra, e` andato
notevolmente crescendo negli ultimi decenni. Lo studio dei fotoni di maggiore
energia dello spettro elettromagnetico ha mostrato alcuni dei fenomeni celesti
piu` energetici e dinamici conosciuti ad oggi. Inoltre la scarsa probabilita` di
interazione con la materia che caratterizza i raggi gamma e l'insensibilita` ai
campi magnetici galattici ed extragalattici permette di osservare, con relativa
facilita`, sorgenti a distanze notevoli da noi.
L'esperimento GLAST (Gamma-Ray Large Area Telescope) e` una missione
spaziale internazionale ideata con lo scopo di studiare il cielo gamma
nell'intervallo di energia cha va da 10 KeV a 300 GeV, che costituisce ad oggi
una finestra osservativa ancora largamente inesplorata. GLAST rappresenta
la naturale evoluzione delle precedenti misssioni spaziali, in particolare
il Compton Gamma-Ray Observatory (CGRO) , oltre che un fondamentale
punto di incontro tra esse e gli esperimenti a terra che sono in grado di
rivelare fotoni di energie superiori al TeV.
Lo strumento principale a bordo della missione e` il LAT (Large Area
Telescope), un telescopio a produzione di coppie realizzato utilizando le piu`
moderne tecniche sviluppate nel campo della fisica delle particelle elementari.
Esso include essenzialmente un tracciatore-convertitore a microstrip di
silicio ed un calorimentro di CsI(Tl), il tutto circondato da uno schermo di
anticoincidenza (ACD, Anti Coincidence Detector) per la reiezione del fondo
dovuto ai raggi cosmici.
La collaborazione italiana (in particolare l'INFN) e` responsabile della
costruzione e caratterizzazione del tracciatore al silicio, che con i suoi 80 m^2 di
superficie attiva e` di gran lunga il piu` grande mai costruito per una missione
spaziale. La struttura del LAT e` completamente modulare e strutturata in
una matrice 4 per 4 di torri identiche. La costruzione dei 16 moduli di volo del
tracciatore si e` conclusa con estremo sucesso alla fine del 2005; oltre a questi
sono stati realizzati due moduli spare che permetteranno la calibrazione dello
strumento su fascio.
Questo lavoro di tesi descrive in dettaglio le attivita`, legate alla costruzione
ed ai successivi test per la verifica delle prestazioni, cui ho preso parte direttamente.
Ho partecipato ai test elettrici che sono stati eseguiti sui singoli wafer
di silicio con lo scopo di verificarne la qualita`. Ho collaborato alla scrittura
del software online per la gestione dell'acquisizione dati e all'implementazione
delle procedure di test per la verifica delle funzionalita` dell'hardware a tutti
i livelli della costruzione, oltre ovviamente all'esecuzione materiale dei test
stessi. La tesi contiene una descrizione esaustiva dei risultati ottenuti ed
in particolare una caratterizzazione completa dei moduli del tracciatore in
termini di rumore, efficienza di rivelazione ed allineamento. L'ultima parte
dell'elaborato e` dedicata ai test ambientali (vibrazioni e termo vuoto) che
sono stati eseguiti su ogni singolo modulo prima dell'integrazione sulla griglia
di volo
Fermi-LAT Observations of the 2017 September 10 Solar Flare
The Fermi-Large Area Telescope detection of the X8.2 GOES class solar flare of 2017 September 10 provides for the first time observations of a long-duration high-energy gamma-ray flare associated with a ground-level enhancement (GLE). The >100 MeV emission from this flare lasted for more than 12 hr covering both the impulsive and extended phases. We present the localization of the gamma-ray emission and find that it is consistent with the active region from which the flare occurred over a period lasting more than 6 hr. The temporal variation of the gamma-ray flux and of the proton index inferred from the gamma-ray data seems to suggest three phases in acceleration of the proton population. Based on timing arguments we interpret the last phase to be tied to the acceleration mechanism powering the powering the production of the GLE particles
Gas pixel detectors
Abstract With the Gas Pixel Detector (GPD), the class of micro-pattern gas detectors has reached a complete integration between the gas amplification structure and the read-out electronics. To obtain this goal, three generations of application-specific integrated circuit of increased complexity and improved functionality has been designed and fabricated in deep sub-micron CMOS technology. This implementation has allowed manufacturing a monolithic device, which realizes, at the same time, the pixelized charge-collecting electrode and the amplifying, shaping and charge measuring front-end electronics of a GPD. A big step forward in terms of size and performances has been obtained in the last version of the 0.18 μm CMOS analog chip, where over a large active area of 15×15 mm 2 a very high channel density (470 pixels/mm 2 ) has been reached. On the top metal layer of the chip, 105,600 hexagonal pixels at 50 μm pitch have been patterned. The chip has customable self-trigger capability and includes a signal pre-processing function for the automatic localization of the event coordinates. In this way, by limiting the output signal to only those pixels belonging to the region of interest, it is possible to reduce significantly the read-out time and data volume. In-depth tests performed on a GPD built up by coupling this device to a fine pitch (50 μm) gas electron multiplier are reported. Matching of the gas amplification and read-out pitch has let to obtain optimal results. A possible application of this detector for X-ray polarimetry of astronomical sources is discussed
Interplanetary Protons versus Interacting Protons in the 2017 September 10 Solar Eruptive Event
We analyze the relativistic proton emission from the Sun during the eruptive event on 2017 September 10, which
caused a ground-level enhancement (GLE 72) registered by the worldwide network of neutron monitors. Using the
neutron monitor data and interplanetary transport modeling both along and across interplanetary magnetic field
(IMF) lines, we deduce parameters of the proton injection into the interplanetary medium. The inferred injection
profile of the interplanetary protons is compared with the profile of the >100 MeV γ-ray emission observed by the
Fermi Large Area Telescope, attributed to pion production from the interaction of >300 MeV protons at the Sun.
GLE 72 started with a prompt component that arrived along the IMF lines. This was followed by a more prolonged
enhancement caused by protons arriving at the Earth across the IMF lines from the southwest. The interplanetary
proton event is modeled using two sources—one source at the root of the Earth-connected IMF line and another
source situated near the solar western limb. The maximum phase of the second injection of interplanetary protons
coincides with the maximum phase of the prolonged >100 MeV γ-ray emission that originated from a small area at
the solar western limb, below the current sheet trailing the associated coronal mass ejection (CME). A possible
common source of interacting protons and interplanetary protons is discussed in terms of proton acceleration at the
CME bow shock versus coronal (re-)acceleration in the wake of the CME
- …