Перспектива Использования Кремниевых Фотоумножителей В Детекторной Камере Малоразмерного Черенковского Гамма-Телескопа Для Снижения Порога Регистрации Космического Излучения

Abstract

We have modeled propagation of source signal and noise for a future camera of TAIGA-IACT Cherenkov gamma-ray telescope, which will be based on silicon photomultipliers sensitive in the 240 -- 600 nm range. It has been shown that employment of such detectors instead of traditional vacuum photomultipliers will allow one to decrease the energy threshold by a factor of about 2.5: from ~ 1.5 TeV down to ~ 0.6 TeV. We have also shown that application of a standard ultraviolet filter ZWB3 will decrease the source signal by a factor of 3, while the noise signal from the night sky will be decreased by a factor of 6. In this way the duty cycle of the telescope can be extended (the telescope will be able to operate during moonlit nights and during twilight) and the energy threshold further decreased down to ~ 0.3 TeV. A narrow 260 -- 300 nm filter can be employed to improve gamma-hadron separation of primary cosmic particles in the ~ 25 -- 50 TeV band.

Малоразмерный Черенковский Телескоп С Полупроводниковыми Фотодетекторами: Полночастичное Моделирование Порога Регистрации Космических Гамма-Источников

“…В настоящей работе для оценки характеристик регистрируемого сигнала была выбрана позиция телескопа на характерном расстоянии 120 m от оси ШАЛ. Помимо необходимости сравнения с результатами работы [17] (где также было использовано такое значение этого параметра), это сделано по следующим соображениям. С одной стороны, как уже было отмечено в [17], на расстояниях r свыше 120−140 m от оси ШАЛ поверхностная плотность черенковских фотонов ρ(r, E), [m −2 ], которая в значительной степени определяет величину полезного сигнала в камере телескопа, убывает по закону ∼ r −2 (рис.…”

“…Помимо необходимости сравнения с результатами работы [17] (где также было использовано такое значение этого параметра), это сделано по следующим соображениям. С одной стороны, как уже было отмечено в [17], на расстояниях r свыше 120−140 m от оси ШАЛ поверхностная плотность черенковских фотонов ρ(r, E), [m −2 ], которая в значительной степени определяет величину полезного сигнала в камере телескопа, убывает по закону ∼ r −2 (рис. 2), что приводит к значительному уменьшению вероятности регистрации полезных событий на расстояниях более 150 m от оси ШАЛ для энергий первичных гамма-квантов, близких к пороговой энергии наблюдений (см., например, [34]).…”

“…Помимо использования SiPM модернизация камеры телескопа TAIGA-IACT предполагает осуществление наблюдений с использованием сменных фильтров различных типов [17]. Фильтр основного рабочего диапазона (∼ 260−600 nm, рис.…”

“…Для того чтобы количественно оценить эффективность предстоящей модернизации камеры телескопа TAIGA-IACT и рассчитать характеристики телескопа (прежде всего, пороговую энергию регистрации), необходимо провести численное моделирование процессов генерации излучения ШАЛ и его регистрации в камере телескопа. Моделирование некоторых режимов работы телескопа TAIGA-IACT было проведено в работе [17] на основе полуаналитической модели формирования и распространения ШАЛ и аналитической модели телескопа. Хотя эти модели являются наглядными и позволяют достаточно быстро получать предварительные оценки параметров эффективности телескопа для широкого диапазона параметров, они обладают рядом существенных недостатков: отсутствием полноты статистического описания (выполняется оценка только некоторых средних значений рассматриваемых величин), использованием большого количества приближений и экстраполяций, приближенными формулировками условий выработки триггера для регистрации события и т. д. Вследствие сказанного, результаты расчетов [17] следует рассматривать как оценочные и требующие дополнительного обоснования и уточнения.…”

Моделирование Оптических Концентраторов Для Модернизированной Камеры Черенковского Гамма-Телескопа TAIGA-IACT

“…Основная цель проектаразработка новых детекторных кластеров для камеры TAIGA-IACT на основе кремниевых фотоумножителей (SiPM), которые позволят повысить эффективность работы этого телескопа путем снижения пороговой энергии наблюдений, увеличения длительности рабочего цикла и т. п. [9][10][11].…”