Étude et validation des performances des modules de détection des caméras NectarCAM de l’Observatoire Cherenkov Telescope Array

Soutenance de thèse de Adellain TSIAHINA

Retransmission en direct sur YouTube : https://youtu.be/wDQsYG0nnMA

Résumé de la thèse :
Les réseaux de télescopes gamma de très haute énergie actuels avec la
technique d’imagerie Cherenkov atmosphérique (comme CANGAROO, HEGRA,
HESS, MACE, MAGIC et VERITAS) hébergent au maximum cinq télescopes
individuels. L’Observatoire Cherenkov Telescope Array (CTA) est conçu
pour détecter les rayons gamma avec plus de 100 télescopes au total.
Pour avoir un domaine spectral plus large, des télescopes de petite
taille, de taille moyenne et de grande taille (respectivement 4 m, 12 m
et 23 m de diamètre) seront installés dans les hémisphères nord et sud.
La gamme d’énergie couverte s’étend de 20 GeV à 300 TeV. Plus de 30 pays
sont engagés dans diverses activités allant de la construction au
développement scientifique de son installation. La sera une des caméras
pour les télescopes de taille moyenne qui couvrent la gamme
100 GeV-30 TeV. Elle contient 1855 pixels disposés sur une surface
d’environ 6 m2 et elle a une conception modulaire. Les 265 modules du
plan focal de la NectarCAM contiennent chacun 7 tubes
photomultiplicateurs avec leur électronique d’alimentation et de
pré-amplification connectée à une carte interface permettant de
communiquer avec le reste de la caméra. La conception, le développement
et la production de ces modules du plan focal de la NectarCAM sont sous
la responsabilité de l’IRAP. Lors de leur fabrication, nous devons nous
assurer qu’ils sont valides et répondent aux exigences du consortium
CTA. Mon travail de thèse consiste à concevoir et réaliser un banc de
test, l’étudier, le caractériser et l’étalonner pour pouvoir contrôler
la qualité et les performances de ces modules. Après avoir calibré le
gain des unités de détection d’un module, l’étude de la réponse
impulsionnelle, le niveau de bruit, la tenue au bruit du fond du ciel
nocturne, la résolution et la détermination des divers défauts de ses
photodétecteurs, caractérisent les performances de chaque pixel avant
d’être intégrés dans la caméra. L’exploitation de ce banc de test a
permis de mesurer les performances de 61 modules destinés à équiper un
prototype de NectarCAM qui a été installé dans un prototype de télescope
de taille moyenne à Adlershof (Allemagne). Ces tests ont montré que les
performances de ces modules respectent les exigences scientifiques. Le
banc a été ensuite amélioré pour l’analyse de la production des modules
du modèle de qualification de la caméra et nous avons comparé les
résultats des performances scientifiques de ces photodétecteurs par
rapport au cahier des charges de la NectarCAM. Le modèle de
qualification sera la première caméra installé au site nord de CTA à la
Palma, en Espagne.

Composition du jury de thèse :

• Pierre JEAN (IRAP) – Directeur de thèse
• Jean-François OLIVE (IRAP) – Co-Directeur de thèse
• Isabelle LHENRY-YVON (Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot-Curie) – Rapporteure
• Pascal VINCENT (LPNHE) – Rapporteur
• David HANNA (McGill University, Montréal CANADA) – Rapporteur
• Peter von BALLMOOS (IRAP) – Examinateur
• Steve FEGAN (LLR) – Examinateur