The Gamma-Ray Large Area Space Telescope (GLAST), projected by NASA, is a next generation space observatory conceived for observation of the sky gamma ray sources in the energy range extending from 10 KeV to more than 300 GeV. Compared to its predecessor EGRET, GLAST will have a larger (6 times) effective area, wider field of view, range and energy resolution, resulting in a sensitivity improvement of more than a factor 30. Its main scientific goals are the survey of all the gamma radiation sources such as blazars, gamma-ray bursts, supernova remnants, pulsars, diffuse radiation and unidentified sources. The main instrument onboard GLAST is the Large Area Telescope (LAT), whose tracker has been entirely built and tested in Italy, thanks to the collaboration of many INFN sections and industrial partners, obtaining the largest (73m2 of silicon microstrip detectors), highly efficient, low noise instrument of this kind ever produced before. In the present Thesis work, after introducing the gamma astrophysics goals, the GLAST innovative design and operation are described, comparing its performances with the ones reached by previous experiments. The workflow of construction and test of the LAT tracker is then described, giving special attention to the tasks carried out by the INFN Section of the Rome University “Tor Vergata”, describing for every step of the construction the reasons and methodologies of the environmental and performance tests of its mechanical parts, sensors and reading electronics. For sake of completeness it’s also briefly described the final LAT components integration, performed into the Stanford laboratories (USA). In the end the final LAT performances are shown, resulting better than the ones required by the original project, proving the high quality of the performed work and ensuring a great observation and discovery potential in cosmology and astrophysics to GLAST, whose launch is scheduled for the year 2008.

Il Gamma-Ray Large Area Space Telescope (GLAST), progettato dalla NASA, è un osservatorio spaziale di nuova generazione studiato per l’osservazione delle sorgenti gamma celesti nella banda energetica che si estende dai 10 KeV a più di 300 GeV. Rispetto al suo predecessore EGRET, GLAST avrà una maggiore area efficace (6 volte superiore), un più ampio campo di vista, range e risoluzione di energia, ottenendo un miglioramento di sensibilità di un fattore 30 o più. I suoi principali scopi scientifici sono lo studio di tutte le sorgenti di radiazione gamma come le blazars, gamma-ray bursts, residui di supernovae, pulsars, radiazione diffusa e sorgenti non identificate. Il principale strumento a bordo di GLAST è il Large Area Telescope (LAT), il cui tracciatore è stato interamente costruito e testato in Italia, grazie alla collaborazione di varie sezioni dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e partners industriali, risultando nel più grande rivelatore (73m2 di sensori al silicio a microstrip), altamente efficiente e a basso rumore di questo tipo mai realizzato fin’ora. Nel presente lavoro di Tesi, dopo aver introdotto le finalità dell’astrofisica gamma, si descrivono la struttura innovativa di GLAST e il suo funzionamento, confrontandone le prestazioni con quelle raggiunte dagli esperimenti precedenti. Si descrive quindi il lavoro di costruzione e test del tracciatore del LAT, con particolare attenzione al ruolo svolto dalla Sezione INFN dell’Università di Roma “Tor Vergata”, descrivendo per ogni passo della costruzione le motivazioni e metodologie dei tests ambientali e di prestazione sulle sue parti meccaniche, sensori ed elettroniche di lettura. Per completezza si descrive anche brevemente l’integrazione finale dei componenti del LAT avvenuta presso i laboratori di Stanford (USA). Si mostrano in conclusione le prestazioni finali del LAT, risultate migliori di quelle richieste dal progetto originale, che dimostrano l’alta qualità del lavoro svolto e che assicureranno a GLAST, il cui lancio è previsto entro il 2008, grandi capacità osservative e di scoperta nel campo della cosmologia e astrofisica.

Belli, F. (2008). Design, costruzione e test del tracciatore del LAT di GLAST.

Design, costruzione e test del tracciatore del LAT di GLAST

BELLI, FRANCESCO
2008-12-18

Abstract

The Gamma-Ray Large Area Space Telescope (GLAST), projected by NASA, is a next generation space observatory conceived for observation of the sky gamma ray sources in the energy range extending from 10 KeV to more than 300 GeV. Compared to its predecessor EGRET, GLAST will have a larger (6 times) effective area, wider field of view, range and energy resolution, resulting in a sensitivity improvement of more than a factor 30. Its main scientific goals are the survey of all the gamma radiation sources such as blazars, gamma-ray bursts, supernova remnants, pulsars, diffuse radiation and unidentified sources. The main instrument onboard GLAST is the Large Area Telescope (LAT), whose tracker has been entirely built and tested in Italy, thanks to the collaboration of many INFN sections and industrial partners, obtaining the largest (73m2 of silicon microstrip detectors), highly efficient, low noise instrument of this kind ever produced before. In the present Thesis work, after introducing the gamma astrophysics goals, the GLAST innovative design and operation are described, comparing its performances with the ones reached by previous experiments. The workflow of construction and test of the LAT tracker is then described, giving special attention to the tasks carried out by the INFN Section of the Rome University “Tor Vergata”, describing for every step of the construction the reasons and methodologies of the environmental and performance tests of its mechanical parts, sensors and reading electronics. For sake of completeness it’s also briefly described the final LAT components integration, performed into the Stanford laboratories (USA). In the end the final LAT performances are shown, resulting better than the ones required by the original project, proving the high quality of the performed work and ensuring a great observation and discovery potential in cosmology and astrophysics to GLAST, whose launch is scheduled for the year 2008.
18-dic-2008
A.A. 2007/2008
Sistemi e tecnologie per lo spazio
20.
Il Gamma-Ray Large Area Space Telescope (GLAST), progettato dalla NASA, è un osservatorio spaziale di nuova generazione studiato per l’osservazione delle sorgenti gamma celesti nella banda energetica che si estende dai 10 KeV a più di 300 GeV. Rispetto al suo predecessore EGRET, GLAST avrà una maggiore area efficace (6 volte superiore), un più ampio campo di vista, range e risoluzione di energia, ottenendo un miglioramento di sensibilità di un fattore 30 o più. I suoi principali scopi scientifici sono lo studio di tutte le sorgenti di radiazione gamma come le blazars, gamma-ray bursts, residui di supernovae, pulsars, radiazione diffusa e sorgenti non identificate. Il principale strumento a bordo di GLAST è il Large Area Telescope (LAT), il cui tracciatore è stato interamente costruito e testato in Italia, grazie alla collaborazione di varie sezioni dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e partners industriali, risultando nel più grande rivelatore (73m2 di sensori al silicio a microstrip), altamente efficiente e a basso rumore di questo tipo mai realizzato fin’ora. Nel presente lavoro di Tesi, dopo aver introdotto le finalità dell’astrofisica gamma, si descrivono la struttura innovativa di GLAST e il suo funzionamento, confrontandone le prestazioni con quelle raggiunte dagli esperimenti precedenti. Si descrive quindi il lavoro di costruzione e test del tracciatore del LAT, con particolare attenzione al ruolo svolto dalla Sezione INFN dell’Università di Roma “Tor Vergata”, descrivendo per ogni passo della costruzione le motivazioni e metodologie dei tests ambientali e di prestazione sulle sue parti meccaniche, sensori ed elettroniche di lettura. Per completezza si descrive anche brevemente l’integrazione finale dei componenti del LAT avvenuta presso i laboratori di Stanford (USA). Si mostrano in conclusione le prestazioni finali del LAT, risultate migliori di quelle richieste dal progetto originale, che dimostrano l’alta qualità del lavoro svolto e che assicureranno a GLAST, il cui lancio è previsto entro il 2008, grandi capacità osservative e di scoperta nel campo della cosmologia e astrofisica.
GLAST; Large Area Telescope
astrofisica; raggi gamma; rivelatori a strip di silicio; tracciatore
Settore ING-INF/01 - ELETTRONICA
Italian
Tesi di dottorato
Belli, F. (2008). Design, costruzione e test del tracciatore del LAT di GLAST.
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