German Title: Die FlashCam Kamera für CTA: Triggerverifikation und Detektionsmöglichkeiten von Fluoreszenzlicht

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PDF, English - main document Download (18MB) | Lizenz: The FlashCam camera for CTA: trigger verification and fluorescence light detection capabilities by Sailer, Simon underlies the terms of Creative Commons Attribution 4.0

Abstract

The next generation of Gamma-ray observatory - Cherenkov Telescope Array (CTA) - aims at improving the detection capabilities at a broad energy range of the gamma-ray spectrum by a factor of 10 in sensitivity. The FlashCam camera is one of the camera types mounted on the medium-sized telescopes (MST) of CTA, responsible for the observation of the core energy range between 150 GeV and 5 TeV. The first part of this thesis assumed the task of verifying the trigger system of FlashCam. Studies of the trigger efficiency and night-sky background light trigger response were performed, whilst also improving the Monte-Carlo description of the detector. The second part was dedicated to the research of the fluorescence light detection capabilities of the full 25 FlashCam-MST sub-array using simulations. A trigger logic was developed, which allows the detection of air showers with primary energies higher than 1 PeV through their fluorescence emission. The effective area of this detection method was determined and the angular resolution using a shower axis reconstruction calculated. The combination of these individual studies allowed the estimation of the sensitivity on point-like gamma-ray sources emitting in the energy range above 1 PeV.

Translation of abstract (German)

Das Gammastrahlen-Observatorium der nächsten Generation - das Cherenkov Telescope Array (CTA) - strebt an, die Entdeckungsfähigkeiten in einem breiten Energiebereich des Gammastrahlen Spektrums um einen Faktor 10 zu verbessern. Die FlashCam Kamera ist einer der auf den mittelgroßen Teleskopen (MST) installierten Kamera Typen, bestimmt für die Observation des mittleren Energiebereichs zwischen 150 GeV und 5 TeV. Der erste Teil dieser Arbeit übernahm die Aufgabe, das Trigger System von FlashCam zu verifizieren. Es wurden Studien zur Triggereffizienz und Triggerantwort auf Hintergrundlicht des Nachthimmels durchgeführt, anhand derer auch die Monte-Carlo Beschreibung des Detektors verbessert wurde. Der zweite Teil wurde der Untersuchung der möglichen Detektion von Fluoreszenzlicht durch den vollen 25 FlashCam-MST Unterdetektorverband anhand von Simulation gewidmet. Eine Triggerlogik wurde entwickelt, die die Detektion von Luftschauern, mit Primärenergien von mehr als 1 PeV, durch ihre Fluoreszenz Emission erlaubt. Die effektive Fläche dieser Detektionsmethode wurde bestimmt und die Winkelauflösung unter zuhilfenahme einer Schauerachsen Rekonstruktion berechnet. Die Kombination dieser einzelnen Untersuchungen erlaubte es, die Sensitivität auf punktförmige Gammastrahlen Quellen zu berechen, die in einem Energiebereich größer als 1 PeV emittieren.