Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2020, выпуск 6 » Статья стр. 925
<<<>>>
Перспектива использования кремниевых фотоумножителей в детекторной камере малоразмерного черенковского гамма-телескопа для снижения порога регистрации космического излучения
DOI: 10.21883/JTF.2020.06.49278.354-19
Переводная версия: 10.1134/S1063784220060158
Российский научный фонд, 19-72-20045
Холупенко Е.Е.1, Красильщиков А.М.1, Бадмаев Д.В.1, Богданов А.А.1, Тубольцев Ю.В.1, Чичагов Ю.В.1, Антонов А.С.1, Кулешов Д.О.1, Хилькевич Е.М.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: eugene@astro.ioffe.ru, kra@astro.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 24 октября 2019 г.
В окончательной редакции: 23 декабря 2019 г.
Принята к печати: 13 января 2020 г.
Выставление онлайн: 24 марта 2020 г.
PDF версия
Представлены результаты моделирования полезного и шумового сигналов в новой камере черенковского гамма-телескопа TAIGA-IACT, основанной на кремниевых фотоумножителях (SiPM). Показано, что применение современных кремниевых фотоумножителей в качестве детектирующего элемента TAIGA-IACT вместо ныне используемых традиционных вакуумных фотоумножителей позволит снизить пороговую энергию регистрации космических гамма-квантов примерно в 2.5 раза: c ~=1.5 до ~=0.6 TeV. Также показано, что применение в камере TAIGA-IACT стандартной ультрафиолетовой маски-фильтра типа ZWB3 приведет к снижению среднего уровня полезного сигнала примерно в 3 раза и снижению уровня шумового (фонового) сигнала от ночного неба примерно в 6 раз, что позволит увеличить рабочий цикл телескопа (в частности, вести наблюдения в лунные ночи и в сумерках) и даст возможность дополнительно снизить пороговую энергию регистрации до ~=0.3 TeV. Применение более узкого УФ фильтра с полосой пропускания 260-300 nm может повысить эффективность определения типа первичной частицы (гамма-адронной сепарации) в диапазоне энергий от ~25 до ~50 TeV. Ключевые слова: широкие атмосферные ливни, гамма-адронная сепарация (гамма-адронный отбор), черенковские гамма-телескопы, детекторы ультрафиолетового излучения.
  1. Hsu C.C., Dettlaff A., Fink D., Goebel F., Haberer W., Hose J., Maier R., Mirzoyan R., Pimpl W., Reimann O., Rudert A., Sawallisch P., Schlammer J., Schmidl S., Stipp A., Teshima M. The Camera of the MAGIC-II Telescope. In International Cosmic Ray Conference. 2008. Vol. 3. International Cosmic Ray Conference. P. 1511-1514
  2. Gazda E., Nguyen T., Otte N., Richards G. // J. Instrument. 2006. Vol. 11. P. 11015
  3. Giavitto Gianluca, Ashton Terry, Balzer Arnim, Berge David, Brun Francois, Chaminade Thomas, Delagnes Eric, Fontaine Gerard, Fuub ling Matthias, Giebels Berrie, Glicenstein Jean-Francois, Graber Tobias, Hinton Jim, Jahnke Albert, Klepser Stefan, Kossatz Marko, Kretzschmann Axel, Lefranc Valentin, Leich Holger, Ludecke Hartmut, Lypova Iryna, Manigot Pascal, Marandon Vincent, Moulin Emmanuel, de Naurois Mathieu, Nayman Patrick, Ohm Stefan, Penno Marek, Ross Duncan, Salek David, Schade Markus, Schwab Thomas, Simoni Rachel, Stegmann Christian, Steppa Constantin, Thornhill Julian, Toussnel Francois. // Nucl. Instrument. Method. Phys. Res. A. 2017. Vol. 876. P. 35-38
  4. CTA Consortium and Rene A. Ong. The Cherenkov Telescope Array Science Goals and Current Status. In Europ. Phys. J. Web Conf. 2019. Vol. 209. P. 01038
  5. Bykov A.M., Aharonian F.A., Krassilchtchikov A.M., Kholupenko E.E., Aruev P.N., Baiko D.A., Bogdanov A.A., Vasilyev G.I., Zabrodskii V.V., Troitsky S.V., Tuboltsev Y.V., Kozhberov A.A., Levenfish K.P., Chichagov Y.V. // J. Tech. Phys. 2017. Vol. 6. P. 819-836
  6. Knoetig et al. In Proc. of the 33rd ICRC, Rio de Janeiro, id. 695, arXiv:1307.6116
  7. Chantell M., Akerlof C.W., Buckley J., Carter-Lewis D.A., Cawley M.F., Connaughton V., Fegan D.J., Fleury P., Gaidos J., Hillas A.M., Lamb R.C., Pare E., Rose H.J., Rovero A.C., Sarazin X., Sembroski G., Schubnell M.S., Urban M., Weekes T.C., Wilson C. Gamma-Ray Observations in Moonlight with the Whipple Atmospheric Cherenkov Hybrid Camera. Intern. Cosmic Ray Conf. 1995. Vol 2. P. 544.
  8. Griffin S. VERITAS Collaboration. VERITAS Observations under Bright Moonlight. In 34th International Cosmic Ray Conference (ICRC2015). 2015. Vol. 34. N 7. Intern. Cosmic Ray Conf. P. 989
  9. Guberman D., Cortina J., Garci a R., Herrera J., Manganaro M., Moralejo A., Rico J., Will M. MAGIC Collaboration. Using UV-pass filters for bright Moon observations with MAGIC. In 34th International Cosmic Ray Conference (ICRC2015). Intern. Cosmic Ray Conf. 2015. Vol. 34. N 7. P. 1237
  10. Ahnen M.L., Ansoldi S., Antonelli L.A., Arcaro C., Babic, and 140 co authors. Performance of theMAGIC telescopes under moonlight. Astroparticle Physics. 2017. N 9. 94:29-41
  11. Zyskin Y.L., Vladimirsky B.M., Neshpor Y.I., Stepanian A.A., Fomin V.P., Shitov V.G. The Investigation of Cerenkov Flashes in Ultraviolet Spectral Region. 1987. N 2. Intern. Cosmic Ray Conf.P. 342
  12. Neshpor Y.I., Chalenko N.N., Stepanian A.A., Kalekin O.R., Jogolev N.A., Fomin V.P., Shitov V.G. BL Lac: A New Ultrahigh-Energy Gamma-Ray Source. 2017. N 4. Astronomy Reports. P. 249-254
  13. Rahman M.A., Bhat P.N., Acharya B.S., Chitnis V.R., Majumdar P., Vishwanath P.R. Gamma Ray and Hadron generated v Cerenkov Photon Spectra at Various Observation Altitudes. Experimental Astronomy. 2001. N 4. P. 113-131
  14. Kholupenko E.E., Bykov A.M., Aharonyan F.A., Vasiliev G.I., Krassilchtchikov A.M., Aruev P.N., Zabrodskii V.V., Nikolaev A.V. Detection of UV Radiation from Extensive Air Showers: Prospects for Cherenkov Gamma-Ray Astronomy. Journal of Technical Physics. 2018. N 11. P. 1603-1614
  15. Kuzmichev L.A., Astapov I.I., Bezyazeekov P.A., Boreyko V., Borodin A.N., BudnevN.M., Wischnewski R., Garmash A.Y., Gafarov A.R, Gorbunov N.V., Grebenyuk V.M., Gress O.A., Gress T.I., Grinyuk A.A., Grishin O.G., Dyachok A.N., Zagorodnikov A.V, Zurbanov V.L., Ivanova A.L., Kazarina Y.A., Kalmykov N.N., Karpov N.I., Kindin V.V., Kirilenko P.S., Kiryuhin S.N., Kozhin V.A., KokoulinR.P., Kompaniets K.G., Korosteleva E.E., Kravchenko E.A., Kunnas M., Chiavassa A, Lagutin A.A., Lenok V.V., Lubsandorzhiev B.K., Lubsandorzhiev N.B., Mirgazov R.R., Mirzoyan R., Monkhoev R.D., Nachtigall R., Osipova E.A., Panasyuk M.I., Pankov L.V., Pakhorukov A.L., Petrukhin A.A., Poleschuk V.A., Popesku M., Popova E.G., Porelli A., Postnikov E.B., Prosin V.V., Ptuskin V.S., Pushnin A.A., Raikin R.I., Rubtsov G.I., Sagan Ya.I., Samoliga V.S., Sveshnikova L.G., Semeney Yu.A., Sidorenkov A.Y., Silaev A.A., Silaev A.A., Skurikhin A.V., Slunecka M., Sokolov A.V., Sulakov V.P., Tabolenko V.A., Tarashansky B.A., Tkachev L.G., Tkachenko A.V., Tluczykont M., Fedorov O.L., Horns A.D., Spiering C., Elshoukrofy A.Sh.M., Yashin I.I. // Physics of Atomic Nuclei. 2018. N 7. Vol. 81. N 4. P. 497-507
  16. Kholupenko E.E., Aruev P.N., Baiko D.A., Bogdanov A.A., Vasilyev G.I., Zabrodskii V.V., Krasil'shchikov A.M., Tuboltsev Y.V., Chichagov Y.V. // Physics of Atomic Nuclei. 2016. Vol. 79. N 12. P. 1542-1545
  17. K. Greisen. Progress in Cosmic Ray Physics. Vol. 3. Amsterdam : North-Holland, 1956
  18. Ilina N.P., Kalmykov N.N., Prosin V.V. // Sov. J. Nucl. Phys. 1992. Vol. 55. P. 1540-1547. [Yad. Fiz.55,2756(1992)]
  19. Linsley J. GIL: a formula for EAS longitudinal profiles. International Cosmic Ray Conference. 2001. Vol. 2. P. 502
  20. Heck D., Knapp J., Capdevielle J.N., Schatz G., Thouw T. CORSIKA: a Monte Carlo code to simulate extensive air showers. Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe (Germany). V + 90 p., TIB Hannover, D-30167 Hannover (Germany), February 1998
  21. The 1976 Standard Atmosphere Above 86-km Altitude. NASA SP-398. NASA Special Publication. P. 398. 1976
  22. Krueger A.J., Minzner R.A. A mid-latitude ozone model for the 1976 U.S. 1976. N 8. Standard Atmosphere. Vol. 81. N 24. P. 4477-4481
  23. Невзоров A.A., Долгий С.И., Невзоров А.В., Романовский О.А., Гриднев Ю.В. Измерения вертикальной стратификации озона на Сибирской лидарной станции. In: Актуальные проблемы радиофизики. VII Междунар. научно-практическая конф. Томск, 2017. N 9. C. 143
  24. Sklyadneva T.K., Lomakina N.Y., Bedareva T.V. Spatiotemporal distributions of total water vapor and total ozone in continental regions of Siberia and in the Far East "continent-ocean" transition zone. Atmos. Ocean. Opt. 2013. Vol. 26. P. 214
  25. Божков Р.Д. // Метеорология и гидрология. 1969. C. 100-108
  26. Berat C., Bottai S., De Marco D., Moreggia S., Naumov D., Pallavicini M., Pesce R., Petrolini A., Stutz A., Taddei E., Thea A. // Astroparticle Physics. 2010. Vol. 5. P. 221-247
  27. Leinert C., Bowyer S., Haikala L.K., Hanner M.S., Hauser M.G., Levasseur-Regourd A.C., Mann I., Mattila K., Reach W.T., Schlosser W., Staude H.J., Toller G.N., Weiland J.L., Weinberg J.L., Witt A.N. The 1997 reference of diffuse night sky brightness. Astronomy and Astrophysics Supplement. 1998. N 1. P. 1-99
  28. Mirzoyan R.Lorenz E. Measurement of the night sky light background at La Palma. Internal report of the HEGRA collaboration. MPI-PhE. 1994. P. 94-35
  29. Lubsandorzhiev N., Astapov I., Bezyazeekov P., Boreyko V., Borodin A., Brueckner M., Budnev N., Chiavassa A., Dyachok A., Fedorov O., Gafarov A., Garmash A., Gorbunov N., Grebenyuk V., Gress O., Gress T., Grishin O., Grinyuk A., Horns D., Igoshin A., IvanovaA., Kalmykov N., Kazarina Y., Kindin V., Kirilenko P., Kiryuhin S., Kokoulin R., Kompaniets K., Korosteleva E., Kozhin V., Kravchenko E., Kunnas M., Kuzmichev L., Lemeshev Y., Lenok V., Lubsandorzhiev B., Mirgazov R., Mirzoyan R., Monkhoev R., Nachtigall R., Osipova E., Pakhorukov A., Panasyuk M.I., Pankov L., Petrukhin A., Poleschuk V., Popescu E., Popova E., Porelli A., Postnikov E., Prosin V., Ptuskin V., Rjabov E., Rubtsov G., Pushnin A., Sagan Y., Sabirov B., Samoliga V., Semeney Y., Silaev A., Silaev(junior) A., Sidorenkov A., Skurikhin A., Slunecka V., Sokolov A.V., Spiering C., Sveshnikova L., Tabolenko V., Tarashansky B., Tkachenko A., Tkachev L., Tluczykont M., Wischnewski R., Zagorodnikov A., Zhurov D., Zurbanov V., Yashin I. Camera of the first TAIGA-IACT: construction and calibration. In 35th International Cosmic Ray Conference (ICRC2017). Vol. 301 of International Cosmic Ray Conference. 2017. N 1. P. 757.
  30. Budnev N., Astapov I., Barbashina N., Barnyakov A., Bezyazeekov P., Bogdanov P., Boreyko V., Bruckner M., Chiavassa A., Chvalaev O., Dyachok A., Epimakhov S., Fedorov O., Fedoseev E., Gafarov A., Gorbunov N., Grebenyuk V., Gress O., Gress T., Grinyuk A., Grishin O., Haungs A., Hiller R., Horns D., Huege T., Ivanova A., Karpov N., Kalmykov N., Kazarina Yu., Kirilenko P., Kirichkov N., Kiryuhin S., Kleifges M., Kokoulin R., Kompaniets K., Korosteleva E., Kostunin D., Kozhin V., Kravchenko E., Kunnas M., Kuzmichev L., Lenok V., Lubsandorzhiev V., Lubsandorzhiev N., Mirgazov R., Mirzoyan R., Monkhoev R., Nachtigall R., Osipova E., PakhorukovA., Panasyuk M., Pankov L., Perevalov A., Petrukhin A., Pivovarov S., Platonov V., Poleschuk V., Popova E., Porelli A., Postnikov E., Prosin V., Ptuskin V., Pushnin A., Rubtsov G., Rybov E., Samoliga V., Saunkin A., Schroder R., Semeney Yu., Silaev A., Silaev A., Skurikhin A., Sokolov A., Spiering C., Sveshnikova L., Tabolenko V., Tarashchansky B., Tikhonov Yu., Tkachenko A., Tkachev L., Tluczykont M., Voronin D., Wischnewski R., Yashin I., Yurin K., Zagorodnikov A., Zirakashvili V., Zurbanov V. // Nuclear Instruments and Methods in Phys. Res. A. 2017. Vol. 845. P. 330--333
  31. ON Semiconductor. J-Series SiPM Sensors. Silicon Photomultipliers (SiPM), High PDE and Timing Resolution Sensors in a TSV Package; https://www.onsemi. com/pub/Collateral/MICROJ-SERIES-D.PDF, 2017
  32. Rastegarzadeh G., Khoshabadi S. // Iranian J. Astronomy and Astrophysics. 2014. Vol. 1. P. 127
  33. Bogdanov A.A., Kholupenko E.E., Tuboltsev Yu.V., Chichagov Yu.V. Modeling of SiPM Performance for Detection of Cherenkov Radiation from Extensive Air Showers in UV- and Visible Ranges for Application at the TAIGA-IACT Telescope. Latvian J. Phis. and Tech. Science. 2020. N 1. P. 13. DOI: 10.2478/lpts-2020-0002
  34. Асеев B.A. Спектральные фильтры, выделяющие ультрафиолет. Частное сообщение, 2019.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme