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Improving the Pointing Precision of the H.E.S.S. Experiment

Braun, Isabel

German Title: Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung der Beobachtungsrichtung des H.E.S.S. Experiments

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Abstract

The H.E.S.S. experiment consists of four Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs) located in Namibia. IACTs collect the Cherenkov light emitted from the cascade of secondary particles that is created when gamma-rays interact with the atmosphere. The direction of individual gamma-rays can be measured to about 0.1°, but the average source position can be determined to higher accuracy and systematic errors in telescope pointing can emerge as the main limitation. Typical pointing accuracies for IACTs are in the order of arc-minutes. In H.E.S.S., the pointing is determined from reference measurements of stars. The telescope is pointed at a star while the Cherenkov camera is covered by a lid serving as screen for the reflection. A CCD Camera monitors the location of this reflection relative to the focal plane represented by positioning LEDs. A second CCD camera acts as guiding telescope. The systematic errors of possible influences on the pointing accuracy are discussed. An alternative pointing technique using CCD information measured in parallel to gamma-ray observations is presented and compared to the standard method. The new method approximately bisects the systematical error on the pointing of the H.E.S.S. experiment to 6''. Its validity is tested on point-like gamma-ray sources of known position.

Translation of abstract (German)

Das H.E.S.S. Experiment in Namibia besteht aus vier Abbildenden Atmosphärischen Cherenkov-Teleskopen, die anhand des Cherenkov Lichts von Sekundärteilchen aus der Wechselwirkung kosmischer Strahlung in der Atmosphäre die kosmische Gammastrahlung vermessen. Die Herkunftsrichtung eines einzelnen hochenergetischen Photons kann mit etwa 0.1° Genauigkeit gemessen werden, aber die mittlere Quellposition in einem großen Datensatz kann statistisch genauer bestimmt werden, wodurch systematische Fehler in der Kenntnis der Beobachtungsrichtung des Teleskops zum limitierenden Faktor werden können. Typischerweise liegt die Genauigkeit der Bestimmung der Beobachtungsrichtung für Teleskope dieser Art im Bereich von Bogenminuten. Bei H.E.S.S. erfolgt die Bestimmung der Beobachtungsrichtung über Referenzmessungen an Sternen, auf welche das Teleskop ausgerichtet wird während die Cherenkov Kamera mit einer Abdeckung verschlossen ist, die als Abbildungsschirm dient. Eine CCD Kamera mißt den Ort des Sternbildes relativ zur Brennebene, welche von acht Leuchtdioden markiert wird. Eine zweite CCD Kamera agiert als Führungsteleskop. Die systematischen Fehler verschiedener Einflüsse auf die Beobachtungsrichtung werden diskutiert. Eine alternative Methode, die zeitgleich mit Cherenkov Beobachtungen gemessene CCD Informationen verwendet, wird präsentiert und mit der Standardmethode verglichen. Mit der neuen Methode wird der systematische Fehler der Kenntnis der Beobachtungsrichtung etwa halbiert auf 6''. Tests an punktförmig erscheinenden gamma-Quellen bekannter Position werden durchgeführt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hofmann, Prof. Dr. Werner
Date of thesis defense: 2. May 2007
Date Deposited: 09. May 2007 11:16
Date: 2007
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Gammaastronomie
Uncontrolled Keywords: Beobachtungsrichtung , H.E.S.S.pointing , H.E.S.S.
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