Автор и переводчик  - bronevik (Сайт BOINC.RU)
 

Широкопольный телескоп (Large Area Telescope, LAT) . Орбитальная миссия Fermi.

Используя данные этого прибора проект Einstein@Home ищет гамма-пульсары - задания FGRP.

Основной канал взаимодействия фотонов с материей в энергетическом спектре LAT - генерация электрон-позитронных пар. Образовавшиеся таким образом пары заряженных частиц легко отличить от космических лучей, поток которых примерно в 105 раз больше. Также можно определить направление движения упавшего фотона, проанализировав траектории образовавшихся электрон-позитронных пар.

Падающее излучение сначала проходит антирадиационный щиток, чувствительный к заряженным частицам, затем через тонкий слой высокоиндуктивных  катушек конверсии. Взаимодействие фотона с материей происходит в поле тяжелого атомного ядра. После генерации пары, траектории электрона и позитрона снимаются с помощью детектора частиц, их энергия измеряется калориметром.

 

Таким образом, сигнал от упавшего гамма-кванта состоит из:

  1. Отсутствия сигнала на радиационном щитке.
  2. Нескольких траекторий заряженных частиц, стартовавших из одной точки в объеме детектора.
  3. Сигнала калориметра

Компоновка LAT модульная, представляет собой квадрат 4х4 одинаковых башенок-приемников. Каждая состоит из детектора заряженных частиц, калориметра и блока обработки информации. Детектор включает в себя 18 слоев кремниевых датчиков — такая технология хорошо зарекомендовала себя после долгих лет использования в ускорителях элементарных частиц. Она отличается высокой вероятностью обнаружения (более 99%), отличным пространственным разрешением (менее 60 мкм), хорошим отношением сигнал/шум (20:1), пренебрежимо малыми взаимными помехами и легкостью считывания результатов без использования каких-либо расходных материалов. Калориметр состоит из 12 цезий-индиевых полос, расположенных в определенном порядке. Сигнал с них считывается фотодиодами на толщине материала в 10 длин свободного пробега. Таким образом, калориметр может измерять трехмерный энергетический профиль падающих на него частиц, проводить коррекцию ошибок, возникающих из-за потерь энергии, и минимизировать помеху от фоновых потоков космических лучей. Накрывающий всю батарею приемников радиационный щит покрыт плиткой из сцинтилляционного материала и фотоумножителями.

На этапе проектирования прибора применялись детальные компьютерные симуляции и стендовые испытания прототипов в ускорителях частиц. Программная модель прибора, построенная при помощи объектно-ориентированного пакета GISMO, включала провалы характеристики, дефекты материалов, шумы, падение эффективности и другие происходящие с реальным прибором процессы. С её помощью были разработаны алгоритмы реконструкции характеристик гамма-радиации по поведению рожденных электрон-позитронных пар. Также были оценены вероятность выхода аппаратуры из строя, получены выходные характеристики, улучшены параметры (частотный диапазон, угловое разрешение и др.) и производительность прибора. Испытания прототипа производились в линейном ускорителе Стенфорда (Stanford Linear Accelerator Center) в 1997 и 1999-2000 и в ЦЕРН в 1999 году.

После срабатывания детектора прибор автоматически снимает показания со всех 16 датчиков. Ключевой особенность прибора является способность выделять гамма-лучи из общего радиационного фона. Так, поток заряженных частиц в сечении детектора оценивается как несколько тысяч в секунду, в то время как гамма-фотонов — всего единицы в секунду.

При этом противорадиационная система это всего лишь первая линия обороны, так как в ходе симуляций были разработаны эффективные алгоритмы выделения сигнала от гамма-лучей и после того, как они прошли её.

Характеристики прибора:

Дата запуска : 11 Июня 2008

Расчетный срок эксплуатации : 5-10 лет.

Рабочий диапазон энергий : 20 Мэв - 300 ГэВ

Период обращения : 96 минут

Покрытие небесной сферы : 20%

В работе было задействовано около 400 специалистов из 80 университетов в 12 странах

Все данные, а также приложения для работы с ними доступны публично.

Ссылки:

http://fermi.gsfc.nasa.gov/science/instruments/lat.html

http://www-glast.stanford.edu/