[论文解读] The effect of annealing on the RHESSI gamma-ray detectors

P. Vereš, J. Řípa+1 more|ArXiv.org|Dec 19, 2009

Particle Detector Development and Performance被引用 3

一句话总结

本研究调查了退火对RHESSI锗伽马射线探测器的影响，这些探测器自2002年以来因辐射损伤而性能退化。尽管退火部分恢复了高能灵敏度，但导致硬度比（H21）系统性变硬，并且降低了低能谱响应，使得当前RHESSI响应矩阵在2007年退火后对~100 keV以下的伽马暴谱分析不可靠。

ABSTRACT

The performance of nine RHESSI germanium detectors has been gradually deteriorating since its launch in 2002 because of radiation damage caused by passing through the Earth's radiation belts. To restore its former sensitivity, the spectrometer underwent an annealing procedure in November 2007. It, however, changed the RHESSI response and affected gamma-ray burst measurements, e.g., the hardness ratios and the spectral capabilities bellow approximately 100 keV.

研究动机与目标

• 评估2007年退火程序在恢复辐射损伤的RHESSI锗探测器方面的有效性。
• 评估退火对RHESSI光谱响应的影响，特别是低能范围（<100 keV）内的影响。
• 研究退火后伽马暴测量结果（尤其是硬度比和谱指数）是否仍与退火前数据一致。
• 确定当前RHESSI响应矩阵在退火后伽马暴谱分析中的可靠性。
• 将RHESSI推导的谱参数与Swift和Fermi对选定伽马暴的参数进行比较，以量化差异。

提出的方法

• 使用两种模型对伽马暴光 light curves 进行谱拟合：截断幂律（CPL）和Band函数。
• 计算硬度比 H21（120–400 keV / 25–120 keV）和 H32（400–1500 keV / 120–400 keV）以量化谱演化。
• 追踪2007年11月退火前后长暴和短暴的硬度比及T90时长的时序演化。
• 将RHESSI与Swift和Fermi对三个选定伽马暴（061121、080607、080825）的谱参数（α、β、Ep）进行比较。
• 使用卡方自由度统计量评估谱模型的拟合优度。
• 分析RHESSI光谱仪在将探测器加热至>90°C持续一周以逆转辐射损伤前后的响应。

实验结果

研究问题

• RQ1 2007年退火程序是否成功恢复了RHESSI锗探测器的低能灵敏度？
• RQ2 退火如何影响伽马暴测量的硬度比（H21和H32）？
• RQ3 从RHESSI退火后推导出的谱参数（如光子指数α）是否与Swift等其他卫星的数据一致？
• RQ4 退火过程是否以一种使预退火响应矩阵在退火后数据中失效的方式改变了能量响应函数？
• RQ5 退火过程是否影响了伽马暴的T90时长？

主要发现

• 退火程序部分恢复了高能灵敏度，但未能恢复低能响应，表现为~100 keV以下持续退化。
• 退火后伽马暴的低能硬度比H21系统性增加，表明其谱形比退火前观测更硬。
• 高能硬度比H32平均值在统计上保持不变，表明高能谱成分未发生显著偏移。
• 对于GRB 080607，RHESSI使用CPL模型拟合得到的光子指数α为2.33 ± 0.18，显著高于Swift的1.15 ± 0.03，表明低能响应存在不匹配。
• 对于GRB 080825，RHESSI使用Band函数拟合得到α = 5.36 ± 0.86，Ep = 256 ± 25 keV，与Fermi的值（α = 0.54 ± 0.21，β = 2.29 ± 0.35）存在显著差异，凸显谱建模中的重大不一致。
• 伽马暴的T90时长未受退火影响，表明爆发的时序特性未发生改变。