Standardisation of Data Formats in Gamma-ray Astronomy
未来的切伦科夫望远镜阵列（CTA），下一代成像大气切伦科夫望远镜（IACT），作为一个开放的天文台的操作需要数据产品和分析工具，可供科学界访问和使用。这一要求促使伽马射线天文学家开发开源科学工具和标准化数据格式。本专题介绍的目的是从一个角度介绍目前为确定高级伽马射线天文数据的原型格式所作的努力。该倡议由IACT社区于2016年发起，在2018年和2019年获得了充分的认可，这要归功于当前一代IACT以这种格式发布的第一批公共数据，随后发表了一系列论文，使用它来测试开源伽马射线分析工具的能力或展示可重现的多仪器分析的例子。
2021-01-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muon Identification with VERITAS using the Hough Transform
成像大气切伦科夫望远镜阵列，如VERITAS，用于地基甚高能伽马射线天文学。这是通过探测和分析由伽马射线引发的大气簇射产生的切伦科夫光来实现的。IACTs还探测单个μ子发出的切伦科夫光。识别这些μ子是有用的，因为它们的切伦科夫光可以用来校准望远镜。μ子在IACT的相机中产生特征环形图案，其可以使用参数化算法来识别。其中一种算法，霍夫变换，已成功地用于识别VERITAS数据中的μ子。这里介绍了这种技术的细节，包括有关其有效性的结果。
2013-07-31 astro-ph.IM
Dielectric Coatings for IACT Mirrors
用于甚高能伽马射线天文学的成像大气切伦科夫望远镜需要在大约300和550 nm之间的波长具有高反射率的反射镜。这种镜子的当前标准反射层是铝。由于长期暴露在环境中，它们多年来不断退化。已经开发了新的和改进的介电涂层，以增强其对环境影响的抵抗力并延长其可能的寿命。此外，这些定制的涂层具有超过95%的反射率，旨在显着降低夜空背景的贡献。这种涂层的发展与面积达2平方米和低应用温度的镜子，以适应复合材料用于切伦科夫望远镜阵列（CTA）和广泛的耐久性测试的结果的新的反射镜subbastries。
2013-07-17 astro-ph.IM
Gamma-Hadron Separation in Very-High-Energy gamma-ray astronomy using a multivariate analysis method
近年来，成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）发现了天空中丰富多样的甚高能量（VHE，> 100 GeV）伽马射线辐射源。这些仪器对大气中伽马射线诱导粒子级联发射的切伦科夫光进行成像。通过考虑簇射图像的形状，可以有效地减少来自更多宇宙射线级联的背景，并且减少这种背景的能力是决定IACT灵敏度的关键方面之一。在这项工作中，我们应用树分类方法的数据从高能立体系统（H.E.S.S.）。我们展示了该方法的稳定性及其与H.E.S.S.相比产生改进的背景减少的能力。标准分析。
2009-04-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Light-Trap: A SiPM Upgrade for Very High Energy Astronomy and Beyond
随着大气切伦科夫成像技术（IACT）的发展，γ射线天文学已成为天体物理学中最有趣和最富有成果的领域之一。目前的IACT望远镜阵列（MAGIC、H.E.S.S、VERITAS）使用光电倍增管探测伽马射线与大气相互作用产生的光学/近紫外切伦科夫辐射。对于下一代IACT实验，正在研究用硅光电倍增器（SiPMs）取代PMT的可能性。SiPM的主要缺点是其有限的有效面积（导致相机读出的成本和复杂性增加）以及其对不想要的波长的敏感性。在这里，我们提出了一种新的方法来建立一个相对低成本的像素组成的SiPM附加到PMMA光盘掺杂的波长移位器。该像素比单个标准SiPM收集更大面积的光，并提高了对近紫外光的灵敏度，同时拒绝背景。我们描述的检测器的设计，也可以在其他领域的检测面积和成本是至关重要的应用程序。我们目前的模拟和实验室测量的像素原型和现场测试的结果与7像素集群安装在一个魔术望远镜相机。
2017-09-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Open high-level data formats and software for gamma-ray astronomy
在伽马射线天文学中，传统上使用各种数据格式和专有软件，通常是为一个特定的任务或实验开发的。特别是对于地基成像大气切伦科夫望远镜（IACT），数据和软件大多是操作望远镜的合作伙伴的私有。然而，科学界普遍倾向于使用开放数据和软件。此外，下一代IACT仪器切伦科夫望远镜阵列（CTA）将作为开放式天文台运行。我们在https://github.com/open-gamma-ray-astro上创建了一个Github组织，在那里我们正在开发高级数据格式规范。在https://lists.nasa.gov/mailman/listinfo/open-gamma-ray-astro上建立了一个公共邮件列表，并于2016年4月在Meudon（法国）举行了关于IACT高级别数据模型和格式的第一次面对面会议。这一开放式多任务努力将有助于加速伽马射线天文学开放数据格式和开放源码软件的开发，从而在开发分析代码方面产生协同作用，并最终获得更好的科学成果（可复制、多任务）。本文首次介绍了这一工作，解释了动机和背景，我们使用的可用资源和过程，以及数据格式规范的状态和计划的后续步骤。我们希望它能够激发伽马射线天文学界的反馈和未来的贡献。
2016-10-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Potential for measuring the longitudinal and lateral profile of muons in TeV air showers with IACTs
μ子在地球大气中的强子广泛空气簇射（EAS）中大量产生，并被粒子空气簇射探测器用作识别引发EAS的初级宇宙射线的手段。成像大气切伦科夫望远镜（IACTs），设计用于探测γ射线启动EAS的甚高能（VHE）γ射线天文学的目的，受到一个相当大的背景信号，由于强子EAS。虽然强子EAS通常被拒绝用于伽马射线分析目的，但在这种簇射中产生的单个μ子在IACT中产生清晰可识别的信号，μ子图像通常被保留并用于校准目的。对于具有立体触发器的IACT阵列，当μ子触发一台望远镜时，IACT阵列中的其他望远镜通常会检测到相关的强子EAS。我们首次展示了IACT阵列的竞争力测量的μ子含量的空气簇射，其横向分布和纵向剖面的生产倾斜高度在TeV的能量范围内的潜力。这些信息可以为强子相互作用模型提供有用的输入。
2019-03-28 astro-ph.IM hep-ex
Study of the performance of an array of Cherenkov telescopes by means of multi-objective evolutionary optimisation
本文关注的是成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）的立体阵列的性能优化作为其在地面上的定位的函数。在这第一项工作中，我们主要关注的是研究的优化方法和测试玩具阵列的几个（3-6）望远镜。这里提出的想法是为了研究IACT阵列几何形状的替代方法。该建议是一种尝试，以涵盖更详尽和系统的立体IACT阵列的设计中所涉及的参数空间，旨在开发一个支持工具，用于指导计算昂贵的蒙特卡罗模拟通常在该领域中使用。这里提出的方法涉及一个建模步骤（在我们的情况下，一个简化的，启发式的IACT阵列模型）和实施的几何优化的进化算法。在这一初步工作中，提出了启发式模型和优化算法，但尚未提出详细的蒙特卡罗验证。这里使用的技术可能在伽玛射线天文学领域的其他优化问题中具有潜在的应用。
2019-07-28 astro-ph.IM
Development of PANOSETI Telescopes for Ultra-High-Energy Gamma-Ray Astronomy
为研究银河系PeVatron，本文介绍了基于PANOSETI设计的0.5米菲涅尔透镜望远镜阵列，通过模拟、原型和两次部署验证其超高能伽马射线探测能力，并计划在帕洛马运行五年。
2025-08-07 astro-ph.IM
Atmospheric Cherenkov Telescopes as a Potential Veto Array for Neutrino Astronomy
冰立方中微子天文台揭示了高能天体物理中微子源的存在。然而，由于天体物理学中微子很难从大气中宇宙射线诱导的粒子级联产生的大气中微子背景中分离出来，因此对中微子来源的识别具有挑战性。有效地探测与探测到的中微子同时发生的空气簇射，可以大大减少这些背景，提高中微子望远镜的灵敏度。成像空气切伦科夫望远镜（IACTs）对50 GeV到50 TeV范围内的伽马射线（和宇宙射线）引起的空气簇射敏感，因此可以用作中微子观测站的背景标识符。本文介绍了一个小规模，宽视场，成本效益的IACT阵列作为中微子天文学的空气簇射否决权的可行性。一个由250到750个望远镜组成的表面阵列将显著提高像IceCube这样的立方望远镜规模探测器的性能，而成本只有原始投资的百分之几。阵列中望远镜的数量可以根据天文学和几何学的考虑进行优化。
2020-01-08 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The Atmospheric Monitoring Strategy for the Cherenkov Telescope Array
大气切伦科夫成像技术（IACT）在天文学中是不寻常的，因为大气实际上构成了探测器系统的固有部分，望远镜通过在大气深处产生和传输切伦科夫光子来间接探测非常高能量的粒子。这意味着对大气的精确测量、表征和监测是成功运行IACT系统的核心。切伦科夫望远镜阵列（CTA）将是下一代IACT天文台，其雄心勃勃的目标是通过分布在$^2$数量级区域的大（23米）、中（12米）和小（4米）望远镜阵列，将现有设施的灵敏度提高一个数量级，同时相应提高角度和能量分辨率，扩大能量覆盖范围。整个天空覆盖将通过在两个地点运行实现：一个在北半球，一个在南半球。这一程序将涵盖候选地点的特征和大气校准策略。CTA将利用一套仪器和分析技术进行大气建模和监测，包括指向预报、观测站操作的智能指向选择和离线数据校正。
2015-01-05 astro-ph.IM
PeV Gamma-ray Astronomy With Panoramic Optical SETI Telescopes
该研究提出利用可探测纳秒光脉冲的 PANOSETI 望远镜阵列开展 PeV 伽马射线天文观测，并通过与 VERITAS 符合观测及阵列模拟评估其性能。
2023-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Deep Learning for Cherenkov Astronomy: Performance of GammaLearn on LST-1
CNRS（法国国家科学研究中心）
本文通过灵敏度曲线评估深度学习框架GammaLearn在LST-1望远镜上的性能，并与标准分析对比，应用于真实观测数据，验证其在低能段重建粒子属性的优势。
2026-10-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Detection of the Crab Nebula using a Random Forest Analysis of the first TAIGA IACT Data
Tunka伽马射线和宇宙射线天文学高级仪器（TAIGA）是一个测量TeV至PeV伽马射线和宇宙射线的多组分实验。我们的目标是建立一种新的混合直接空气簇射技术，足以进入长期寻求的Pevatrons的能量领域。混合空气切伦科夫光探测技术结合了HiSCORE簇射阵面采样阵列和两台$\thicksim$ 4米级、$\sim$ 9.6度视场成像空气切伦科夫望远镜（IACT）的优势。HiSCORE阵列提供了良好的角度和簇射核心位置分辨率，而IACT提供了图像的形状和方向的伽玛强子分离。将来，将使用一个额外的μ子探测器来标记$\ge$ 100 TeV能量的强子。在这里，只使用TAIGA实验的第一个IACT的数据。一个随机森林算法进行训练，使用蒙特卡罗（MC）模拟和真实数据，并施加到85小时的选定的观测数据跟踪蟹状星云的平均天顶距为33.5度，导致在这个数据集的阈值能量为6 TeV。使用gammapy软件包进行分析。共检测到163.5个过量事件，统计学显著性为8.5 sigma。蟹状星云观测到的光谱最符合6 TeV以上的幂律，在参考能量为13 TeV时通量归一化为$(3.20\pm0.42)\cdot10^{-10} TeV^{-1} cm^{-2} s^{-1})$，光谱指数为$-2.74\pm0.16$。
2023-01-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analysis Methods for Gamma-ray Astronomy
本文概述伽马射线天文学常用数据分析方法，重点介绍Fermi-LAT与IACT观测相关的标准数据格式、事例重建选择算法及成像、能谱提取的高阶分析技术。
2023-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Machine Learning for Event Reconstruction in Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes
INAF IASF Palermo（意大利国家天体物理研究所帕勒莫天文台与空间物理学研究所）
综述机器学习在成像大气切伦科夫望远镜事件重建中的应用，包括粒子分类和能量/方向回归，并介绍基于时序特征和集成方法的新进展。
2026-06-11 astro-ph.IM
Status of the Large Size Telescopes of the Cherenkov Telescope Array
切伦科夫望远镜阵列（CTA）将由北半球和南半球的两个成像大气切伦科夫望远镜阵列（IACT）组成。CTA将采用三种不同尺寸的镜子，以覆盖不同的能量范围。CTA-North和CTA-South的四个大尺寸望远镜（LST）子阵列的目标是大约20 GeV和100 GeV之间的最低能量范围。由于LST的重量很轻，只有110吨左右，因此它可以在20秒内移动180度的方位角，以便跟踪伽马射线暴（GRB）。LST有一个直径为23米的镶嵌式抛物柱面镜，配备有一个致动器系统，用于在数据采集期间校正重力引起的变形。它的低重量2吨相机在主焦点有一个4.5度的直径，1855高QE光电倍增管和嵌入式读出与1 GSps采样速度设计的数据采集速率超过10 kHz。2018年在CTA-North工厂安装了一台设备齐全的LST，预计将于2019年完成调试。北部的其余三个LST将于2022年安装。我们将审查LST的状态，描述第一个LST的安装，并报告调试测试的初步结果。
2019-07-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Status of the new Sum-Trigger system for the MAGIC telescopes
MAGIC是一个由两个直径为17米的成像空气切伦科夫望远镜（IACT）组成的立体系统，用于$γ$射线天文学。降低IACTs的能量阈值对于脉冲星、高红移活动星系核和伽玛暴的观测至关重要。与传统的数字触发器相比，较低的阈值可以通过一种新的概念来实现，即所谓的和触发器，其基于像素块的模拟和。求和触发原理在2007年通过将第一台MAGIC望远镜的能量阈值从55GeV降低到25GeV而得到了实验证明。蟹状星云脉冲星的第一个VHE探测就是由于这个低阈值而实现的。在对MAGIC I和MAGIC II进行升级之后，将于2013年夏季在两台望远镜上安装新的总和触发系统。立体声模式下的预期触发阈值约为25 $÷$ 30 GeV。这是对现有数字触发器阈值（约50GeV）的改进。我们将报告该项目的现状。
2014-04-16 astro-ph.IM
Performance of a Small Array of Imaging Air Cherenkov Telescopes sited in Australia
随着TeV伽马射线天文学进入切伦科夫望远镜阵列（CTA）时代，人们希望有能力即时跟踪瞬态现象，并连续监测能量高于$10^{12}$ eV的伽马射线通量。为此，需要一个全球性的成像空气切伦科夫望远镜网络，为CTA观测和补充性连续监测提供触发。位于澳大利亚的IACT阵列将对南半球天空的覆盖做出重大贡献。在这里，我们调查了一个小的IACT阵列的适用性，以及不同的设计因素如何影响其性能。蒙特卡罗模拟是根据CTA的小型望远镜（SST）和中型望远镜（MST）设计制作的。望远镜之间的基线距离越大，角分辨率越高，最高可达277米，1000米高度的能量阈值低于0米高度。MSTs的$\sim$ 300 GeV能量阈值比SST的$\sim$ 1.2 TeV阈值更适合于观测瞬态。在1000米处的4个MST的阵列估计从4小时的观测中得到5.7 $σ$探测到RS蛇夫座样新星爆发。我们的结论是，在澳大利亚的一个网站的四个MST级IACT阵列将理想地补充CTA的能力。
2022-06-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Application of Maximum Entropy Deconvolution to $γ$-ray Skymaps
用成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）测量的天空图表示与观测仪器的点扩散函数卷积的真实源分布。目前的IACT具有大约0.1 $^\circ$的角分辨率，这对于形态结构的研究和比较$γ$射线中的形态与仪器具有更好的角分辨率的其它波长中的测量是相当大的。偶然地，通过对观测到的天空图应用反卷积算法，可以近似地得到潜在的真实源分布，从而有效地提高仪器的角分辨率。从众多现有的反卷积算法中，有几个已经在天文学中使用，但在$γ$射线天文学的特殊情况下，由于测量数据中的高噪声水平，大多数这些算法受到挑战。最大熵算法是应用于$γ$射线数据的一种有前途的算法。该算法的优点是考虑先验知识的可能性，并且它是以前工作的独立方法，例如，Heinz等人（2012）将Richardson Lucy算法应用于$γ$射线天空图。Gull和Skilling（1999）在MemSys5软件包中提供了最大熵算法的实现。由于该算法对各种输入参数非常敏感，因此必须了解它们的影响。我们提出了一个研究这些参数的影响，以调查的最大熵算法的适用性，在$γ$射线天文学的天空图的反卷积。
2015-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Systematic Assessment of Data Volume Reduction for IACTs
本文系统评估了针对CTAO等IACT阵列的数据量缩减算法，重点提出一种基于时间的聚类算法，在保留低水平信号像素方面显著增强，并在不同观测条件下验证了其稳健性，为高效数据存储提供解决方案。
2025-02-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Validation of open-source science tools and background model construction in $γ$-ray astronomy
在来自IACT（例如H.E.S.S.）的$γ$射线数据的经典分析中，孔径光度测定或光子计数被应用于包围源的（通常为圆形的）感兴趣区域（RoI）。分析中的一个关键因素是估计由于数据中剩余宇宙射线引起的空气簇射而导致的RoI中的背景量。在过去的几十年中，已经开发了各种标准的背景估计技术，它们中的大多数依赖于从观察视场内的无源区域测量背景。然而，特别是在银道面，大量的，有时重叠的，$γ$射线源和大规模弥漫的$γ$射线发射阻碍了源分析和背景估计。对于复杂的视野，三维（3D）的似然分析显示出潜在的是优于经典的分析。在这种分析技术中，光谱形态学模型，包括一个或多个源组件和背景组件，适合的数据，从而在一个完整的光谱和空间描述的视野。对于IACT数据的应用，这种方法的主要挑战是构建一个强大的背景模型。在这项工作中，我们将3D似然分析应用于H.E.S.S.最近公布的各种测试数据，使用开放的分析框架ctools和Gammapy。首先，我们表明，当使用这些工具在一个经典的分析方法，并比较专有的H.E.S.S.分析框架，几乎相同的高层次的分析结果。然后，我们描述了从H.E.S.S.的数据的通用背景模型的构造。观察，并证明了使用该背景模型的3D似然分析产生与从经典分析获得的结果高度兼容的高水平分析结果。（节略）
2019-10-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
A New Mirror Alignment System for the VERITAS Telescopes
用于TeV能量的地基伽马射线天文学的成像大气切伦科夫望远镜（IACT）使用面积约为100 m $^2$的反射器作为其主要光学元件。这些镶嵌的反射器包括安装在空间框架上的数百个镜面，以合理的成本实现这种大面积。为了获得足够质量的反射表面，必须使用称为对准的程序来精确地定向每个面。我们在这里描述的对准系统，它使用数字（CCD）相机放置在光学系统的焦点，面对反射器。当望远镜扫描一个以明亮恒星方向为中心的网格点时，相机会获得一系列反射器的图像。当望远镜直接指向恒星时，正确对准的小平面最亮，而当恒星和望远镜指向方向之间的角度是小平面未对准角度的两倍时，未对准的小平面最亮。来自该扫描的数据可用于计算对准每个面所需的调整。我们已经构建了这样一个系统，并在三个VERITAS IACT上进行了测试。利用该系统，望远镜的光学点扩散函数可缩窄30%以上。我们在这里介绍的系统和结果从最初的使用。
2009-10-17 astro-ph.IM
Open-structure composite mirrors for the Cherenkov Telescope Array
用于高能伽马射线天文学的切伦科夫望远镜阵列观测台将由几十个大小不同的大气切伦科夫成像望远镜组成，总反射面积约为10，000米$^2$。在这里，我们介绍了波兰克拉科夫核物理研究所PAS开发的一种生产IACT镜的新技术。一种开放式结构复合反射镜，由刚性平板夹层支撑结构和浇注成型的球形环氧树脂层组成。对于该层，将具有光学涂层的薄玻璃板冷塌陷以提供镜的球形反射层。夹层支撑结构的主要组成部分是两块平板浮法玻璃板，中间用等长的V形铝垫片隔开。夹层支撑结构是开放的，因此能够实现镜子的良好冷却和通风。铝制间隔物的特殊布置还可以防止水被困在内部。因此，开放式结构技术代表了一种新颖的具有成本效益的方法，该方法不需要封闭式反射镜所需的完美密封。此外，该技术还可以应用介电涂层。为中型CTA望远镜设计的全尺寸原型反射镜将与最近的光学测试结果一起提交。
2013-07-16 astro-ph.IM
A template method for measuring the iron spectrum in cosmic rays with Cherenkov telescopes
宇宙射线中元素的丰度与能量有关，这对理解宇宙射线的加速和传播起着重要作用。目前的大多数结果或是通过气球或卫星上的探测器直接测量得到的，或是通过地球表面的空气簇射探测器阵列间接测量得到的。成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）主要用于$γ$射线天文学，也可用于宇宙射线物理学。它们能够测量重核和空气簇射中产生的次级粒子发出的切伦科夫光，因此对能量为数十至数百TeV的宇宙射线粒子的电荷和能量敏感。介绍了一种基于模板的方法，该方法可用于从IACT拍摄的图像中同时重建初级粒子的电荷和能量。用这种方法可以从较轻的宇宙射线中分离出重核，如铁，因此可以在几十到几百TeV的范围内测量这些核的丰度和光谱。
2015-08-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of the Iron Spectrum in Cosmic Rays with VERITAS
宇宙射线的元素能谱在理解其加速和传播过程中起着重要作用。目前大多数的结果是通过气球或卫星探测器的直接测量或通过地球表面的空气簇射探测器阵列的间接测量获得的。成像空气切伦科夫望远镜（IACTs）主要用于伽马射线天文学，也可用于宇宙射线物理学。它们能够测量重核和在其空气簇射中产生的次级粒子发出的切伦科夫光，因此对能量为数十至数百TeV的宇宙射线粒子的电荷和能量敏感。将介绍根据2009年至2012年期间VERITAS IACT阵列采集的71小时数据对铁原子核能谱的测量。使用基于模板的似然拟合来重建初级粒子的能量和其他属性。事件选择利用直接切伦科夫光，它是由初级粒子在开始空气簇射之前发射的。使用多变量方法来估计剩余背景。使用这些方法，铁谱测量的能量范围从20 TeV到500 TeV。
2017-09-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Particle identification in ground-based gamma-ray astronomy using convolutional neural networks
现代的宇宙伽马射线探测器是一种特殊类型的成像望远镜（空气切伦科夫望远镜），配备有相对大量的基于光电倍增管的像素的相机。例如，TAIGA-IACT望远镜的相机具有560像素的六边形结构。这种相机中的图像可以通过深度学习技术进行分析，以提取许多物理和几何参数和/或用于传入颗粒识别。在这项研究中实现了用于图像分析的最强大的深度学习技术，即所谓的卷积神经网络（CNN）。两个用于机器学习的开源库PyTorch和TensorFlow作为可能的软件平台进行了测试，用于成像空气切伦科夫望远镜中的粒子识别。进行蒙特卡罗模拟来分析伽马射线和背景粒子（质子）的图像并估计识别准确度。进一步的实施和改进的步骤，这种技术进行了讨论。
2018-12-04 astro-ph.IM cs.DC physics.data-an
Assessment of the GCT prototype's optical system implementation and other key performances for the Cherenkov Telescope Array
切伦科夫望远镜阵列（CTA）项目由国际合作机构领导，旨在创建世界上最大的下一代甚高能（VHE）伽马射线天文观测台。它将致力于用大型、中型和小型望远镜观测宽波段的能量，从几十GeV到几百TeV。小型望远镜（SST）致力于几TeV以上的最高能量范围，高达300 TeV。GCT是一个成像大气切伦科夫望远镜（IACT），建议安装在智利CTA南部站点的约70个SST子阵列。巴黎天文台和国家地球科学和天文学研究所（INSU/CNRS）开发了GCT的机械结构、反射镜（非球面轻质铝片）和控制系统。GCT基于Schwarzschild-Couder（S-C）双镜光学设计，与当前的IACT相比，该设计具有以下优点：提供宽视场（~ 9°），同时降低望远镜结构以及相机的成本和体积（~ 9 m x 4 m x 6 m，约11吨）。原型（pGCT）已安装在巴黎天文台的Meudon站点，是第一台S-C望远镜和第一台CTA原型，于2015年11月记录VHE事件。经过三年的密集测试，pGCT现已投入使用。本文是一个完整的GCT望远镜光学系统和性能，它可以提供CTA的状态报告。
2019-09-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Application of Graph Networks to background rejection in Imaging Air Cherenkov Telescopes
针对成像大气切伦科夫望远镜的强子背景排除难题，提出将探测图像转为图结构、用图卷积网络分类的新算法，性能优于现有机器学习及深度学习方法。
2023-11-07 astro-ph.IM
Towards a Flexible Array Control and Operation Framework for CTA
切伦科夫望远镜阵列（CTA）\cite{CTA:2010}将是目前成像大气切伦科夫望远镜（IACT）的继任者，如H.E.S.S.，魔法与真理与当前一代IACT相比，CTA的灵敏度将提高约一个数量级。能量范围将从远低于100 GeV扩展到100 TeV以上。为了实现这些目标，CTA将由两个阵列组成，每个半球一个，由50-80个望远镜组成，并由三种不同的望远镜类型组成，具有不同的镜子尺寸。这将是第一个开放的观测极高能量$γ$射线天文学的天文台。CTA的阵列控制工作组目前正在评估最适合CTA等项目的现有技术。所考虑的解决方案包括ALMA通用软件（ACS）、OPC统一架构（OPC UA）和用于批量数据传输的数据分发服务（DDS）。第一个应用程序，如自动观察调度和控制软件的一些原型仪器已经开发。
2012-11-23 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Characterisation of the Atmosphere in Very High Energy Gamma-Astronomy for Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes
本文利用MAGIC激光雷达和CTAO FRAM的历史数据，表征拉帕尔马岛ORM上方云层和气溶胶透射特性，以支持VHE伽马天文观测中的数据修正与观测调度优化。
2024-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
A template method for measuring the iron spectrum in cosmic rays with Cherenkov telescopes
了解宇宙射线的来源、加速机制和传播是天体粒子物理学研究的一个活跃领域。测量地球上宇宙射线的光谱和元素组成可以帮助解决这个问题。IACTs虽然主要用于$γ$射线天文学和对暗物质的间接搜索，但在这方面可以做出重要贡献。特别是，他们能够通过利用大气层中带电粒子发出的切伦科夫直接光，将宇宙射线中的重核与质子和较轻的核区分开来。本文提出了一种由初级粒子发射的切伦科夫光及其引起的空气簇射来重建初级宇宙线粒子相关性质的方法。
2015-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of extensive air shower images of the first Large Size Telescope prototype of CTA using a novel likelihood technique
地基伽马射线天文学的目的是从伽马射线在大气中引发的大范围空气簇射中重建伽马射线的能量和方向。成像大气切伦科夫望远镜（IACT）收集由广泛的空气簇射（EAS）中的次级带电粒子引起的切伦科夫光，在位于光学系统焦平面的相机中创建簇射的图像。该图像用于评估引发簇射的初级粒子的类型，能量和到达方向。这一贡献显示了一种新的重建方法的基础上似然最大化的结果。相对于先前的似然重建方法的新颖性在于每个单个相机像素的似然的定义，不仅占总测量的电荷，而且其随时间的发展。这导致更精确地重建淋浴图像。该方法被应用到与大尺寸望远镜原型（LST-1）部署在切伦科夫望远镜阵列的北部站点获得的蟹状星云的观测。
2021-08-10 astro-ph.IM
A parameterisation of the longitudinal Cherenkov emission profiles of gamma induced electromagnetic showers in the atmosphere in the GeV-TeV energy range
在伽马射线天文学中，大气层被用作热量计。GeV-TeV能量范围内的入射伽马射线是通过它们在大气中产生的电磁簇射和它们发出的切伦科夫光来观测的。我们的目标是获得一个参数化的纵向剖面的电磁簇射在大气中。这些簇射的纵向切伦科夫发射剖面可以用来重建γ光子的参数以及γ强子的鉴别。因此，获得这些配置文件的精确参数化可以用于IACT图像的分析，以及快速模拟大气中伽马诱导的簇射的切伦科夫发射。在此之前没有系统地进行过这种参数化。我们进行了大气中γ射线诱发的簇射的蒙特卡罗模拟。它们的切伦科夫发射纵剖面的参数化是基于粒子探测器物理学中使用的众所周知的伽马函数。我们评估的纵向切伦科夫发射轮廓的最大和平均深度的深度，以及参数$1/β$上的初始簇射的能量的依赖性。我们还研究了与伽马函数相关的各种参数的分布，发现$β/α$和$1/α$具有高斯分布，并且彼此不相关，这使得它们成为评估切伦科夫发射轮廓波动的合适变量。最后，我们提出了这两个变量的波动的参数化。
2020-10-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
TARGET 5: a new multi-channel digitizer with triggering capabilities for gamma-ray atmospheric Cherenkov telescopes
TARGET~5是TARGET系列中的一种新的专用集成电路（ASIC），设计用于从地基伽马射线天文学成像大气切伦科夫望远镜（IACT）的照相机中的光传感器读出信号。TARGET~5将16个信号通道的采样和数字化与基于四个通道组的模拟和的触发信号的形成相结合。我们描述了ASIC的体系结构和性能。TARGET 5在第一代TARGET ASIC的基础上进行了改进，实现了：采样频率从$<0.4$ ~GSa/s到$>1$ ~GSa/s的可调，数据通道动态范围为1.2 V，有效动态范围为11~bits，直流噪声为${\sim}0.6$ ~mV，3 dB带宽为500 MHz，相邻通道间串扰为$<1.3\%$，通道间串扰为10 dB。电荷分辨率从40%提高到$<4\%$之间的3个光电子（p.e.）和$>100$ ~p.e.（假设4 mV/p.e.）;最小稳定触发阈值为20 mV（5 p.e.）触发噪声为5 mV（1.2 p.e.），这主要受到触发和采样操作之间的干扰的限制。TARGET~5是TARGET系列中用于IACT原型的第一个ASIC，为即将到来的切伦科夫望远镜阵列（CTA）的读出电子学提供了一条发展道路。
2016-07-11 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Status and performance results from NectarCAM -- a camera for CTA medium sized telescopes
切伦科夫望远镜阵列（CTA）将是第一个伽马射线天文学地面观测站。随着一百多个第四代成像大气切伦科夫望远镜（IACT）分布在两个大阵列中，CTA将达到前所未有的灵敏度，角分辨率和光谱覆盖范围。需要三类IACT- 40个中型望远镜（MST），8个大型望远镜（LST）和70个小型望远镜（SST）-来覆盖整个CTA能量范围（20 GeV至300 TeV）。NectarCAM是一台切伦科夫相机，设计用于配备CTA的中型望远镜，覆盖中心能量范围从100 GeV到30 TeV，视场为8度。它基于模块化设计，数据通道使用NECTAr芯片，该芯片配备GHz采样开关电容阵列和12位模数转换器（ADC）。相机将包括265个模块，每个模块由7个光电倍增管（PMT）和一个前端板组成，执行数据捕获，在触发决定后以高达10 kHz的速率通过以太网发送数据。本文概述了目前正在CEA Paris-Saclay（法国）集成的第一台NectarCAM相机的状态。此外，我们将讨论的校准策略和目前的性能结果，从CEA巴黎-萨克雷测试台，并从第一个数据下采取的一个真正的天空原型的中型望远镜（MST）的结构在Adlershof（德国）。
2019-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The Camera Calibration Strategy of the Cherenkov Telescope Array
切伦科夫望远镜阵列（CTA）将是下一代甚高能伽马射线天文学的地面观测站。该设施将实现广泛的能量覆盖范围，从几十GeV到数百TeV的阈值开始，通过利用几类望远镜，每个望远镜都针对伽马射线光谱的不同区域进行了优化。在大多数能量范围内所需的能量分辨率优于10-15%，以及在每个望远镜位置处切伦科夫光强度测量的5%系统不确定性的目标意味着需要对整个系统进行非常精确的评估。阵列的复合性质意味着将采用多种相机技术，因此需要多种校准系统和程序来满足性能要求。额外的限制将来自于需要最大限度地减少观测时间的损失，并且预计观测站将运行数十年，因此需要调查和监测性能的短期和长期系统变化。这一贡献总结了建议的摄像机校准策略CTA的基础上，目前的IACT的经验。
2015-08-26 astro-ph.IM
Radial Pulsations in Polaris: A Secondary Science Application of Cherenkov Telescopes via Intensity Interferometry
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所特里凡得琅分校）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences（阿亚帕塔观测科学研究机构）；University of Zurich（苏黎世大学）；Centurion University of Technology and Management（世纪科技与管理大学）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理学中心）
本研究展示了通过强度干涉术利用切伦科夫望远镜在月光夜晚观测Polaris等径向脉动星，证明其在闲置期进行高分辨率光学天文学和精确表征明亮恒星的潜力。
2026-09-25 astro-ph.IM
The sub-TeV transient Gamma-Ray sky: challenges and opportunities
从天体物理源探测到的引力波和中微子与伽马射线的对应物正式开启了多信使天文学的时代。它们的瞬态和极端性质意味着监测VHE天空是调查非电磁信号的基础。然而，空间仪器的有效面积有限，无法进行几百GeV以上的观测，而IACT的视场小和占空比低，使其不适合广泛的监测活动和对瞬变的迅速反应。扩展空气簇射阵列（EAS）可以提供大视场、宽有效面积和非常高的占空比。他们的主要困难是伽马射线和宇宙射线引发的空气簇射之间的区别，特别是在TeV范围以下。在这里，我们提出了一些案例研究强调的重要性，一个新的EAS阵列在南半球将能够调查天空从低于100 GeV的几个TeV。在100和400 GeV之间的能量域中，我们预计在SNR，blazar喷流和伽马射线暴等源中超相对论粒子加速的最强电磁特征，最近被IACT观测所证明。这个光谱窗口对于理解宇宙对高能辐射的不透明性也是至关重要的，从而提供了对宇宙学参数的限制。我们将讨论VHE辐射对工作机制的影响，并将重点关注监测空间探测器和地面设施之间的能量窗口的能力所带来的优势。
2019-08-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
The lstMCpipe library
切伦科夫望远镜阵列（CTA）是下一代地基伽马射线天文观测站，将把当前一代仪器的灵敏度提高一个数量级。LST-1是在加那利群岛的拉帕尔马岛现场建造的第一个望远镜原型，已经收集了几年的数据。像所有成像大气切伦科夫望远镜（IACT）一样，LST-1的工作原理是捕捉高能粒子进入大气层时切伦科夫过程产生的光。对相机记录的快照的分析允许区分伽马光子和强子，并重建所选光子的物理参数。为了建立鉴别和重建模型，以及估计望远镜的响应（通过模拟大气簇射和望远镜的光学和电子学），必须进行广泛的蒙特卡罗模拟。这些经过训练的模型后来被用来分析来自真实观测的数据。lstMCpipe是一个开源的python包，用于在计算设施上协调MC文件分析的不同阶段。目前，该库处于生产状态，在SLURM集群中调度整个管道。它通过添加抽象级别大大简化了分析工作流，允许用户使用简单的配置文件启动整个管道。此外，LST协作的成员可以通过项目存储库中的pull request请求使用他们调整的参数生成新的分析，允许其他协作者仔细审查并集中管理产品，从而减少人为错误并优化计算资源的使用。
2022-11-30 astro-ph.IM
The Photodetector Plane of the 4m Davies Cotton Small Size Telescope for the Cherenkov Telescope Array
成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）的光电探测器平面目前采用光电倍增管（PMT）。尽管PMT的量子效率在最近几年有了令人印象深刻的提高，但它们在伽马天文学领域应用的主要限制之一--不可能在月光下工作--仍然存在。事实上，过量的光线会导致相机明显和更快的老化。固态检测器，特别是盖革模式雪崩光电二极管（G-APD）代表了克服这种限制的有价值的替代解决方案，如FACT实验（第一个G-APD切伦科夫望远镜）在现场所证明的。它们可以被认为是一种更有前途的长期方法，可以很容易地被新一代相机和切伦科夫望远镜阵列（CTA）采用。我们在这里描述的4米戴维斯棉花CTA小尺寸望远镜，其中大面积G-APD耦合到非成像光集中器的相机的光电探测器平面（PDP）的计划。PDP包括1296个光电传感器、偏置和前置放大级、控制电子设备以及机械支撑和防水外壳。我们与滨松开发了一种新的大面积六边形G-APD，面积为93.6 mm^2。该G-APD被分成4个通道，在前置放大级之后将其相加，以保持信号的可接受的时间特性。将讨论该器件用于50 μ m和100 μ m微单元尺寸的表征，并与其他非定制光电探测器进行比较。
2013-07-10 astro-ph.IM
Generation of Imaging Air Cherenkov Telescope images using Diffusion Models
Erlangen Centre for Astroparticle Physics, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根天体粒子物理中心，弗里德里希·亚历山大埃尔朗根-纽伦堡大学）；Kobayashi-Maskawa Institute, Nagoya University（小林诚益川理英研究所，名古屋大学）；Department of Particle Physics and Astrophysics, Stanford University（斯坦福大学粒子物理与天体物理学系）；Fundamental Physics Directorate, SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室基础物理部）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）
本文首次应用基于分数的扩散模型生成 IACT 图像，实现了对 γ 射线和质子 shower 的高质量模拟，优于 GAN 方法，为快速仪器响应生成和探测器优化提供了新途径。
2026-09-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Design studies for a multi-TeV gamma-ray telescope array : PeX (PeV eXplorer)
（摘要）本论文提出了一个新的阵列的图像大气切伦科夫望远镜（IACTs）的设计工作，以检测多TeV的伽马射线源。该阵列由5台望远镜组成，呈正方形布局，中央有一台望远镜，称为Pevatron eXplorer或PeX。PeX是一个PeV（10^{15} eV）宇宙射线探测器，旨在研究和发现1至500 TeV范围内的伽马射线源。初始PeX设计受到HEGRA CT系统和H.E.S.S.的影响。配置.多TeV空气簇射的一个重要特征是它们能够在大核心距离（> 400米）触发望远镜。PeX将利用大核心距离事件来提高性能，并说明稀疏阵列用于多TeV伽马射线天文学的可行性。论文的一个重要方面（第六章）是研究一种新的基于时间的图像清洗方法。相机中两个相邻像素中的光子之间的到达时间用于应用额外的切割，这有助于减轻夜空背景。为了说明时间清理切割的鲁棒性，已经考虑了各种水平的夜空背景。这些层次包括：银河平面外，银河平面内和朝向银河中心。最重要的结果是，当存在高水平的夜空背景时，具有时间清理切割的PeX性能改善了结果。对于银河系中心水平的夜空背景，与不使用时间清洁切割相比，当应用时间清洁切割时，在角分辨率、有效面积和品质因数方面有1.5倍的改进。
2014-08-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
tilepy: rapid tiling strategies in mid/small FoV observatories
本文介绍Python软件包tilepy，用于快速生成小/中视场天文台对定位不确定性大的事件（如引力波和伽马射线暴）的后续观测调度，支持多种策略和可定制约束，并已成功应用于GW170817等事件。
2023-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Hybrid Approach to Event Reconstruction for Atmospheric Cherenkov Telescopes Combining Machine Learning and Likelihood Fitting
针对大气切伦科夫望远镜，提出FreePACT混合重建算法，用神经网络替代解析似然，提升角分辨率和能量分辨率达25%以上，并改善不确定度估计与重建速度。
2024-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
CTC and CT5TEA: an advanced multi-channel digitizer and trigger ASIC for imaging atmospheric Cherenkov telescopes
本研究开发了用于成像大气切伦科夫望远镜的TARGET系列新型ASIC CTC与CT5TEA，分离采样与触发功能以抑制噪声，具备高采样率、低串扰等优异性能，已部署于CTAO的望远镜原型并将用于最终版本。
2024-09-10 astro-ph.IM
Validation of standardized data formats and tools for ground-level particle-based gamma-ray observatories
地基伽马射线天文学仍然是一个相当年轻的研究领域，与粒子物理学有着密切的历史联系。这就是为什么大多数观测都是通过专有数据和分析软件进行的，这在粒子物理学领域很常见。然而，近年来，在切伦科夫望远镜阵列（CTA）等即将到来的天文台的推动下，这种模式已经慢慢转向开发和使用开源数据格式和工具。在这方面，开发了一种社区驱动的共享数据格式（伽马天文数据格式）和分析工具，如Gammapy和ctools。到目前为止，这些努力一直是由IACT社区，离开了其他类型的地面伽玛射线仪器。我们的目标是表明，从地面粒子阵列的数据，如高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台，也是兼容的GADF，因此可以使用相关的工具，在这种情况下，Gammapy进行全面分析。我们重现了几个公布的HAWC结果使用Gammapy和数据产品符合GADF标准。我们还说明了共享的格式和工具的能力，通过产生一个联合适合的螃蟹频谱，包括从六个不同的伽马射线实验的数据。我们发现与参考结果非常一致，对已发表的结果和所涉及的工具进行了有力的检查。来自粒子探测器阵列（如HAWC天文台）的数据可适用于GADF，从而使用Gammapy进行分析。共同的数据格式和共享的分析工具允许多仪器联合分析和有效的数据共享。鉴于指向和宽视场仪器的互补性，这种协同作用将明显有利于联合科学利用未来的观测站，如南方宽视场伽马射线观测站和CTA。
2022-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
