English Title: Development of mirror alignment mechanics, camera calibration and first results and first results of high energy gamma-ray detection from the direction of the crab nebula and PKS 2155-304 for the first H.E.S.S. telescope

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Abstract

Im Juni 2002 ging das erste von 4 Cherenkovteleskopen des H.E.S.S.-Experiments in Betrieb. Das einzelne Teleskope hat eine Gesichtsfeld von 5 und eine segmentierte Spiegelfläche von 107 m, bestehend aus 380 Einzelspiegeln. Um die notwendige Stabilität und Positioniergenauigkeit der Einzelspiegel zu gewährleisten, wurden spezielle Spiegeljustiereinheiten entwickelt und unter realistischen Bedingungen getestet. Die Breite der Abbildungsfunktion sigma=0,34 mrad des ersten Teleskops war um einen Faktor 2 besser als die Spezifikation. Ein Kalibrationsverfahren wird vorgestellt. Dieses beinhaltet die Festlegung des Auslesefensters, die Bestimmung der Nullinie und des Umrechnungsfaktors von ADC-Werten in Photoelektronen, die Eichung beider Verstärkerkanäle und den Abgleich der Empfindlichkeit aller Pixel. Es ist die Basis für die Auswertung erster Beobachtungen des Krebsnebels und von PKS 2155-304. Zur Analyse wurden 2 verschiedene Simulationen (S1, S2) verwendet. Das differentielle Energiespektrum des Krebsnebels zwischen 0,57 und 5 TeV wurde mittels der effektiven Flächen von S1 zu (3,04 +/- 0,57(stat)) * 10^(-7) * E^(-2,49 +/- 0,24(stat)) m^(-2)s^(-1)TeV^(-1) bestimmt, konsistent mit HEGRA und Whipple. S2 führt zu einem nicht mehr verträglichen zu hohen Fluß. Erstmals wurden Spektren für PKS 2155-304 zwischen 0,3 und 1 TeV bestimmt: (9,20 +/- 1,28(stat)) * 10^(-8) * E^(-3,10 +/- 0,42(stat)) m^(-2)s^(-1)TeV^(-1) (S1) bzw. (1,51 +/- 0,67(stat)) * 10^(-7) * E^(-2,94 +/- 0,30(stat)) m^(-2)s^(-1)TeV^(-1) (S2). Die Ergebnisse zeigen, daß das erste H.E.S.S. Teleskop den Erwartungen entspricht.

Translation of abstract (English)

June 2002 was first light on the first of 4 ICT of the H.E.S.S. experiment. A camera with 960 pmt provides a 5 field of view. The mirror 107 m is segmented into 380 round mirror facets. Since stability and positioning accuracy are essential for optical quality, special mirror support units were constructed and tested simulating conditions in Namibia. The point spread function of the first telescope was found to be sigma=0.34, a factor of 2 better than specified. Camera calibration procedures were developed, which include the steps: analog ring sampler settings, determination of base line and of ADC to photoelectron conversion factor, calibration of both amplifier channels and flatfielding of the camera. On this basis first measurements of the gamma-ray showers from crab nebula and PKS 2155-304 were analyzed based on 2 different simulations (S1, S2). For energies between 0.57 and 5 TeV based on effective areas determined with S1 for the crab nebula the differential energy spectrum (3,04 +/- 0,57(stat)) * 10^(-7) * E^(-2,49 +/- 0,24(stat)) m^(-2)s^(-1)TeV^(-1) was found, consistent with results of Whippel and HEGRA. S2 resulted in an inconsistently high flux . For the first time spectra could be determined for PKS 2155-304 between 0,3 und 1 TeV: (9,20 +/- 1,28(stat)) * 10^(-8) * E^(-3,10 +/- 0,42(stat)) m^(-2)s^(-1)TeV^(-1) (S1) and (1,51 +/- 0,67(stat)) * 10^(-7) * E^(-2,94 +/- 0,30(stat)) m^(-2)s^(-1)TeV^(-1) (S2). The results presented here show conclusively, that the H.E.S.S. telescope is up to expectations.