TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 1

Próba zaprojektowania teleskopu promieniowania - IBIS (Imager onBoard Integral Satellite)

Aktywne galaktyki

Czarne dziury

http://sci2.esa.int/e-spectrum/electr_spec.htm

INTErnational Gamma RAy LabolatoryCele naukowe misji:

• Badanie obiektów astronomicznych znajdujących się poza naszą galaktyką,

• Badanie zjawisk zachodzących przy syntezie jądrowej w gwiazdach (np. wybuchy supernowych),

• Badania struktury galaktyk,

• Poznanie źródeł wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego

W październiku 2002 umieszczono satelitę na eliptycznej orbicie okołoziemskiej (orbita trzydniowa, nachylenie około 50, perigeum kilka tysięcy km, apogeum ponad sto tysięcy km) za pomocą rakiety Proton. Planowany czas pracy satelity na orbicie ponad 5 lat

Aparatura naukowa na pokładzie:

• IBIS - teleskop promieniowania o dobrej rozdzielczości kątowej i gorszej spektralnej

• SPI - spektrometr promieniowania o dobrej rozdzielczości spektralnej i gorszej kątowej

• JEM-X - wspomagający obserwacje monitor promieniowania X

• OMC - wspomagająca obserwacje kamera optyczna

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 2

Orbita~150000km

~10000km

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 3

Satelita Integral

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 4

IBIS(Imager on Board of Integral Satellite)

PI: prof. Pietro Ubertini z Istituto Astrofisica Spaziale / CNR / RzymW budowie instrumentu uczestniczyli koledzy z Włoch, Francji, Hiszpanii, Niemiec, Norwegii, Wielkiej Brytanii i Polski oraz firmy LABEN i Alenia Spazio z Włoch, CRISA z Hiszpanii i ESA/ESTEC.

Parametry techniczne teleskopu:•Masa 680kg, wymiary 60x60x320cm, zasilanie 240W max., telemetria do 60kbps•Pole widzenia 9° x 9°, rozdzielczość kątowa 12 arcmin,•Rozdzielczość czasowa: 61s (photon by photon), 1ms (spectral timing), minuty (imaging),•zakres spektralny od 15keV do10MeV, rozdzielczość spektralna 8% dla100keV,9% dla 1MeV•górna warstwa detektorów (ISGRI) - 16384 elementy CdTe, 4x4x2mm, zakres 15keV do 1MeV,•dolna warstwa detektorów (PICsIT) - 4096 elementów CsI, 9x9x30mm, zakres 100kev do 10MeV,•aktywna osłona (VETO) - 16 bloków BGO (8 +2+2+2+2), zakres 100keV do 2,5MeV•Źródło kalibracyjne - 0.4 Ci 22Na, czas połowicznego rozpadu 2.5 roku

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 5

Teleskop IBIS

3m

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 6

Teleskop IBIS

schemat blokowy

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 7

Detektory pomiarowe:•górna warstwa detektorów (ISGRI) - 16384 elementy CdTe, 4x4x2mm, zakres 15keV do 1MeV,

•dolna warstwa detektorów (PICsIT) - 4096 elementów CsI, 9x9x30mm, zakres 100kev do 10MeV,

ISGRI(Integral Soft Gamma ray Imager)

PICSIT (Pixellated Imaging Caesium Iodide Telescope)

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 8

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 9

Maska teleskopu - czyli jak zapewnić dobre odwzorowanie obiektu na matrycach detektorów przy zapewnieniu odpowiednio dużej ilości energii i przy braku możliwości ogniskowania promieni tak jak to się robi w teleskopach optycznych

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 10

Maska teleskopu IBIS wykonana jest z wolframu, waży około 200kg i oddalona jest od matrycy detektorów o około 2.5m

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 11

Układ VETO (antykoincydencji):

16 bloków fotopowielaczy

(specjalne kryształy z BGO reagujące błyskami światła na promieniowanie gamma

i bardzo czułe i szybkie detektory światła)

Veto Electronics Box

(weryfikacja i obróbka impulsów, zasilanie i

sterowanie VETO, generacja impulsów

blokujących detektory główne)

Teleskop IBIS - zakłócenia

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 12

Budowa detektorów VETO

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 13

VETO Electronics Box - serce układu antykoincydencji

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 14

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 15

VEB QM

VEB FM

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 16

Moduły interfejsów w VEB FM

Moduły procesora w VEB FM

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 17

Źródło kalibracyjne:•0.4 Ci 22Na,•czas połowicznego rozpadu 2.5 roku•emituje linie 511 keV,•kryształ BGO i dwa detektory (PMT)•oddzielny tor obróbki sygnału w VEB

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 18

Montaż i testy pierwszych bloków aparatury w Laben

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 19

W Alenia Spazio trwał równoczesnie montaż samego satelity. Na zdjęciu montaż baterii słonecznych

VEB FM został zintegrowany z pozostałymi blokami teleskopu IBIS. Wszystkie “lotne” modele aparatury naukowej zostały dostarczone do Turynu, gdzie w firmie Alenia Spazio połączono je z satelitą Integral. Na zdjęciu instalacja bloku detektorów teleskopu IBIS.

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 20

Jak powstawał Integral - testy w ESTEC

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 21

Jak powstawał Integral - droga na Bajkonur

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 22

Bajkonur- połowa 2002

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 23

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 24

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 25

Pierwsze wyniki włączenia układu antykoincydencji na orbicie – 7 listopad 2002, redukcja poziomu tła w detektorze PICSIT, 3 z 8 bloków PICSIT maja włączony sygnał „veto”

ISGRI images of the Galactic Centre in the 40-60 keV band. The analysis of ISGRI data is based on GCDE and GPS data from revolution 30 to 64 (11 January to 22 April 2003) for a total of one thousand pointings (about 2 Msec exposure). Not all the sources are labeled for clarity.