Advanced modelling and combined data analysis of planck focal plane instruments
par Andrea Zonca
Thèse de doctorat en Champs, particules, matière
Sous la direction de Jean-Michel Lamarre.
Soutenue en 2008
à Paris 7 .
mots clés-
Titre traduit
Modélisation et analyse combinées de données des instruments du plan focal de Planck
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Résumé
Le sujet principal de mon travail de thèse est le logiciel de modélisation des radiomètres de l'instrument basse fréquence (LFI). LFI est l'un des deux instruments embarqués sur le satellite Planck de l'Agence spatiale européenne pour le mesurage de haute précision des anisotropies du rayonnement fossile. Le modèle logiciel s'appuie sur la réponse en fréquence mesurée des radiomètres éléments sur un simulateur de guide d'ondes analytique dans le but de simuler la réponse en fréquence du LFI canal par canal. Sa mise en œuvre est basée sur QUCS, un simulateur de circuit libre. La bande passante modélisée a montré la bonne cohérence avec les performances mesurées et moins a souffert des effets systématiques, ils sont donc les meilleures estimations disponibles pour la réponse en fréquence des radiomètres. Grâce à la collaboration avec Jean-Michel Lamarre, Instrument Scientist du HFI, l'instrument bolometrique de Planck, l'accent de mor activité a été élargie et a inclus l'étude de la corrélation croisée entre HFI et LFI données, sur deux aspects principaux: le calcul des fonctions de transfert thermique de l'étape à 4K au cours des tests et des simulations. Le 4K étape est un élément clé da la chaîne cryogénique de HFI, et c'est utilisée comme une charge de référence stable par LFI. Le projet des sessions de quick look analysis (QLA) que exploitent données scientifiques et housekeeping de ces deux instruments dans le but d'identifier les effets systématiques. Les sessions reposent sur le logiciel de visualisation de données KST et sont composées d'un ensemble de sessions de base déjà mis en œuvre et testées, permettant par exemple de produire spectra et corrélations croisée et une série de sessions avancées, dédiées à l'étude d'un aspect spécifique, par exemple la corrélation entre canaux de 70 GHz de Ll de 100 GHz de HFI.
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Résumé
The main topic of my PhD work is the software modelling of the Low Frequency Instrument (LFI) radiometers. The LFI is one of the two instruments on-board the European Space Agency Planck Mission for high precision measurements of the anisotropies of the Cosmic Microwave Background (CMB). The software model relies on measured frequency response of the LFI radiometers components and on an analytical waveguide simu in order to simulate the LFI bandpasses channel by channel. Its implementation is based on QUCS, an open-source circuit Simulator. Modelled bandpasses showed good consistency with the measured performance and suffered less systematic effects, they are therefore the best estimate available for the radiometers frequency response. Thanks to the collaboration with Jean-Michel Lamarre, HFI Instrument Scientist, the bolometric instrument on-board Planck, the focus my activity was broadened and included the study of cross-correlation between HFI and LFI data, on two main aspects: The computation of the thermal transfer functions of the stage at 4K during tests and from simulations. The 4K stage is a key element the HFI cryogenic chain and it is used as a stable reference load by LFI. The design of quick look analysis sessions exploiting both instruments scientific and housekeeping data in order to identify systematic effects. Sessions relies on the data visualization software KST and consist of a set of already implemented and tested basic sessions allowing for example to produce spectra and cross-correlations, and a set of advanced sessions, dedicated on the study of a specific aspect, for example the correlation between LFI 70 GHz and HFI 100 GHz channels.
