Diapositive 1

1
Réalisation dune carte de trigger de niveau 2
pour la deuxième phase de lexpérience
dastronomie gamma HESS.
Introduction Le système de déclenchement de
HESS Evolution vers HESS 2 le trigger de niveau
2 Conclusion
2
Introduction -
L'origine du rayonnement ?

• Protons ou hadrons de haute énergie
• p noyau ? X p0 ? X ? ?
• Electrons de haute énergie
• Pertes synchrotron
• Bremsstrahlung
• Diffusion Inverse-Compton
• Annihilation de matière noire
• ?? ? X ?

Inverse Compton (Brehmsstr.)
3
L'imagerie Tcherenkov atmosphérique
Introduction -

• Caractéristiques de H.E.S.S.
• 4 imageurs stéréoscopie
• 107 m2, 960 PMs
• champ de vue 5
• seuil en énergie au zénith 100 GeV
• résolution en énergie 15
• résolution angulaire 6

4
La stéréoscopie
Introduction -
Evite les coincidences fortuites Meilleur rejet
des hadrons Seuil en énergie plus bas Résolution
angulaire améliorée ? Cartes du ciel
Direction de la source
5
Caméra de HESS
HESS trigger -
Sectorisation de la caméra
6
Le système de déclenchement de HESS
HESS trigger -
Deux étapes - déclenchement local N1 pixels gt
N2 p.e (typiquement N1N24) - déclenchement
central mesures de coïncidences temporelles
entre chaque télescope (en mode stéréoscopique)

• -voies de haut et bas gain pour couvrir tout le
  spectre en énergie
• -signal échantillonné dans des ARS (Analogic Ring
  Sampler)
• pour HESS 2
• ARS ? SAM (Swift Analog Memory)

7
La méthode des moments
Hillas -
Approximation de limage sur la caméra par une
ellipse (développée par A.M Hillas)
8
HESS 2
HESS 2 -

• 5ème télescope au centre des quatre existant
  (2008)
• miroir
• surface 647 m2
• focale 35 mètres
• 2 modes de fonctionnement
• stéréoscopie
• mono-télescope (trigger de niveau 2)

9
Problématique du trigger de HESS 2
HESS 2 -
Objectif baisser le seuil à quelques dizaines
de GeV pour augmenter les capacités de
lecture/transmission/stockage des données
N1 pixels parmi 64
N2 photo-electrons
Taux de trigger lt 100 kHz
Niveau 1

• Fichiers de g simulés à énergies fixes 10, 20,
  50, 100, 200 GeV etc.
• Fichiers de protons et muons simulés sur un
  spectre complet

10
Simulations du trigger de HESS 2
HESS 2 -

• En charge des simulations de HESS 2
• Optimisation des seuils de niveau 1 taux de
  déclenchement L1
• -simulations protons, muons, bruit de fond du
  ciel

11
Simulations du trigger de HESS 2
HESS 2 -

• En charge des simulations de HESS 2
• Optimisation des seuils de niveau 1 taux de
  déclenchement L1 lt 100 KHz
• -simulations protons, muons, bruit de fond du
  ciel

Multiplicity Pixel Threshold Trigger rate L1 (kHz) Trigger rate L1 (kHz) Trigger rate L1 (kHz) Trigger rate (1 cluster of 4 pixels) (kHz) Trigger rate (1 cluster of 4 pixels) (kHz) Trigger rate (1 cluster of 4 pixels) (kHz)
Multiplicity Pixel Threshold 100 200 300 100 200 300
2 4 100 660 4200 0 0 1.5
3 3 1 150 8300 0 1.3 3500
4 2 25 21000 - 3 21000 -
4 3 0 1 215 0 0 105
12
Seuil en énergie au L1
HESS 2 -

• En charge des simulations de HESS 2
• Optimisation des seuils de niveau 1 taux de
  déclenchement L1 lt 100 KHz
• -simulations protons, muons, bruit de fond du
  ciel

Surface efficace de collection multipliée par un
spectre en loi de puissance 2.6
13
Trigger de niveau 2
HESS 2 -
Idée traiter deux images binaires pour baisser
le taux de trigger
baisser le taux de trigger

• 1ére image obtenue avec le seuil du L1 4 pixels
  gt 3 p.e
• - le seuil de la deuxième image est à définir

14
Etude de la première image (seuil bas)
HESS 2 -

• -seuil de la première image 4 pixels gt 3 p.e
• pas de variables de Hillas majeure dans la
  discrimination protons/gammas muons/gammas
• - le paramètre L/S offre un début de séparation
  (amplitude totale de limage divisée par la
  surface de lellipse)

distribution à 20 GeV
15
Etude de la première image (seuil bas)
HESS 2 -
Etude des distributions HillasAmplitude (somme
des pixels allumés) en fonction de HillasCOG
(barycentre de lellipse) pour coupures sur le
paramètre HillasCOG
16
Etude de la première image (seuil bas)
HESS 2 -
Effet dune coupure en HillasCOG
Coupure en HillasCOG0.8 eg (50 GeV) 90
Nécessité dune coupure dépendant de lénergie
! Et donc dune méthode de reconstruction de
lénergie
17
Etude de la première image (seuil bas)
HESS 2 -
Etude des distributions HillasAmplitude en
fonction de HillasCOG pour coupures sur le
paramètre HillasCOG
Coupure en HillasCOG0.8 Protons tués 36 Muons
tués 42
18
Etude de la deuxième image (seuil haut)
HESS 2 -
- Seuils étudiés 7 p.e 10 p.e - même coupures
en HillasCOG0.6
19
Etude de la deuxième image (seuil haut)
HESS 2 -
- Seuils étudiés 7 p.e 10 p.e - même coupures
en HillasCOG0.6
20
Reconstruction de lénergie
HESS 2 -
- par méthode dinterpolation dun événement g
sur un réseau de courbes dans le plan
(HillasAmplitude, HillasCOG). - réseau de courbes
obtenu par ajustement des distributions
HillasAmplitude Vs HillasCOG et ceci pour chaque
énergie simulée.
E1
E2
21
Histogrammes de reconstruction
HESS 2 -
Seuil L1 3 p.e
22
Histogrammes de reconstruction
HESS 2 -
Seuil L2 7 p.e
23
Histogrammes de reconstruction
HESS 2 -
Seuil L1 L2 combinés 3 7 p.e
- un événement qui passe le L1 tous les pixels à
3 en HillasAmplitude - idem pour un événement
passant le L2 tous les pixels à 7 en
HillasAmplitude
24
Conclusions de létude et travail restant
HESS 2 -

• bonne méthode de reconstruction de lénergie en
  utilisant les seuils L1 et L2 combinés
• les coupures en HillasCOG sont efficaces et
  permettront de réduire le taux de trigger du 5éme
  télescope au moins par deux (pas encore de
  chiffre exact)
• reste à affiner la sélection en utilisant
  dautres paramètres de Hillas (L/S, a(?),
  longueur, largeur etc.), et aussi en utilisant
  des arguments physiques (reconstruction de
  lénergie différente pour protons, muons et
  gamma)
• algorithmes réalisés pour des sources (quasi)
  ponctuelles ? test des algorithmes sur des g
  arrivant hors axe du télescope et pour des
  sources étendues.
• participation à limplémentation des algorithmes
  dans des cartes électronique avec le SEDI du
  DAPNIA.
• finalisation de la carte de trigger de niveau 2
  pour fin 2006