7.8 Spectre en fr´ equence des fibres
7.8.2 Comparaison mod` ele-donn´ ees
Nous reprenons cette fois les donn´ees bolom´etriques mesur´ees par le CQM et les notations y aff´erantes (cf. section 7.4.1).
Le flux Mν mesur´e par les bolom`etres est fonction du flux ´emis par le syst`eme r´eflecteur-fibre Fν sous la forme :
Mν ∝
FνR2m1
d2cos(α)Bνdν (7.79)
o`u est l’efficacit´e optique de l’optique devant les bolom`etres, R est le rayon effectif du cornet B2B, m le nombre de modes, d est la distance entre le centre du r´eflecteur et le centre de phase du cornet B2B, l’angle α est l’angle entre la ligne de vis´ee du cornet B2B et la droite qui relie le centre de phase de ce cornet et le centre du r´eflecteur, Bν est la bande passante des bolom`etres (ici on prendra une bande carr´ee de largeur ∆ν). On approxime le lobe d’´emission du syst`eme r´eflecteur-fibre par une constante sur l’ensemble du plan focal. Les valeurs des divers param`etres sont resum´es dans la table 7.28 et les valeurs de α et d sont celles de la table 5.8.
Nous nous pla¸cons dans le cas de la fibre 8Dir dont nous ´etudions le comportement en fr´equence pour une tension d’alimentation de 500mV. Nous utilisons donc la relation 7.77 pour pr´edire son spectre a priori (Fν) et nous prenons en compte les divers param`etres li´es `a la m´ecanique et la r´eponse du syst`eme `
a travers la relation 7.79. Nous obtenons la figure 7.29 qui montre le spectre que l’on mesurerait par bande de fr´equence des bolom`etres pour diverses longueurs de fibres (dans le cas des bolom`etres du CQM) en partant de la relation 7.77 pour le spectre d’´emission de la fibre. Les points en noir correspondent `a ce que l’on a mesur´e sur le CQM avec la fibre 8Dir, qui est en accord avec ce qui est pr´edit pour une longueur de fibre de 0.6 mm. La remont´ee `a 857GHz a ´et´e observ´ee sur les mesures du Planck Flight Model.
Bolom`etre F W HMB(degr´es) Rayon effectif(mm) ∆ν/ν (%) 100-1 0.33 18.9 9.64 42 143-1a 0.29 19.7 6.6 29 143-1b 0.29 19.7 6.6 29 143-5 0.31 19.7 6.6 29 217-1 0.4 17.7 4.74 26 217-5a 0.27 17.7 4.74 26 217-5b 0.23 17.7 4.74 26 353-2 0.27 11.00 4.69 36 353-3a 0.08 11.00 4.69 36 545-2 0.14 21.76 1.19 35
Table 7.28 :Efficacit´e optique,F W HMB, rayon effectif des cornets des bolom`etres du CQM et bande passante
des bolom`etres du CQM.
0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Lfib=1.mm Lfib=0.7mm Lfib=0.6mm Lfib=0.8mm Lfib=0.4mm Frequence(GHz)
Flux (unite arbitraire)
Figure 7.29 :Flux en fonction de la fr´equence pr´edit par le mod`ele d’antenne pour diverses valeurs de la
longueur de la fibre, et comparaison avec les donn´ees de la fibre 8Dir (points en noir). Attention la normalisation
7.9 Conclusions
Nous avons montr´e comment, en utilisant un circuit d’´electronique simple nous pouvions mesurer la forme de la d´ependance en temp´erature de la r´esistance, de la conductivit´e thermique et de la capacit´e calorifique des fibres de carbone. En parall`ele les mesures effectu´ees `a partir des bolom`etres (du CQM et le bolom`etre ´etalon dans la cuve Saturne) sont en accord avec les r´esultats obtenus. Nous avons ´egalement simul´e l’´equation de diffusion de la chaleur `a partir d’un sch´ema de r´egularisation num´erique auquel nous avons ajout´e une d´ependance des param`etres R, κ et Cp en fonction de la temp´erature et qui dont les pr´edictions sont coh´erents avec nos diff´erentes mesures. Enfin, avec un mod`ele d’antenne simple, nous avons pu montrer, sur la fibre 8Dir (la plus courte) que les pr´edictions ´etaient en accord avec les mesures.
Traitement de donn´ees
Environnement de d´eveloppement
dans HFI
Ce chapitre pr´esente une vue tr`es g´en´erale de la fa¸con dont le traitement des donn´ees est organis´e dans Planck-HFI. Il ne s’agit ici ni de faire une description exhaustive ni d’en donner une vision `a jour mais d’introduire les notions utiles pour comprendre dans quel contexte les analyses d´ecrites dans les sections suivantes se situent. Ce chapitre met l’accent sur trois th`emes principaux auxquels j’ai contribu´e au sein du consortium Planck-HFI au cours des ann´ees 2001-2004 : une reflexion de fond sur l’organisation du traitement de donn´ees au niveau 2, la d´efinition du mod`ele de l’instrument, et enfin l’organisation du groupe de travail sur les effets syst´ematiques intrins`eques `a l’instrument.
Avant de revenir sur chacun de ces point, notons tout d’abord qu’il existe, dans Planck-HFI, deux types de donn´ees :
∗ les donn´ees dites de Surveillance (HSK pour Housekeeping) qui permettent de suivre l’´evolution
et de v´erifier le bon fonctionnement de l’instrument (il s’agit des mesures de thermom´etries, des d´ebits, des pressions...) qui sont transmises au sol `a faible un d´ebit (4000 bits/s).
∗ les donn´ees dites Science qui concernent les 72 voies bolom´etriques et thermom´etriques li´ees au
cœur de l’instrument et qui doivent ˆetre comprim´ees avant d’ˆetre transmises au sol `a un taux de 40.000 bits/s.
Les donn´ees deviendront accessibles `a la communaut´e au terme de la p´eriode propri´etaire (qui se termine un an apr`es la fin des prises de donn´ees). Les principaux r´esultats scientifiques doivent donc ˆetre publi´es avant et pour cela les donn´ees sont trait´ees en plusieurs ´etapes comme le montre les sections qui suivent.
8.1 Le traitement des donn´ees dans Planck-HFI
Le traitement des donn´ees dans Planck-HFI a ´et´e structur´e en quatre “niveaux” :
– Le niveau 1 ou L1 qui permet de passer des donn´ees brutes (HSK et Science) provenant du satellite aux donn´ees d´ecompress´ees et ordonn´ees en temps que l’on nommera dans la suitetimelines ou TOI
(pour Time Ordered Data).
– Le niveau 2 ou L2 qui concerne essentiellement le traitement des timelines (´etude des bruits et effets syst´ematiques, calibration en flux...) et dont l’objectif principal est la reconstruction des cartes calibr´ees par bandes de fr´equences, et de fournir un catalogue de sources ponctuelles (ERSC pour Early Release Source Catalogue).
– Le niveau 3 ou L3 qui a pour but la reconstruction des cartes (ou des donn´ees en temps somm´ees sur les cercles) nettoy´ees des effets d’avant plans pour chaque processus physique : CMB, physique galactique, SZ... C’est ´egalement `a ce niveau l`a que seront calcul´es les C.
– Le niveau 4 ou L4 pr´epare la mise `a disposition de la communaut´e scientifique des donn´ees au terme de la p´eriode propri´etaire.
Revenons sur le niveau 2 et la fa¸con dont s’organise le traitement des timelines. La figure 8.1 propose un sch´ema it´eratif pour l’extraction des cartes par bande de fr´equence jusqu`a ce qu’il y ait convergence du mod`ele de bruit et d’effets syst´ematiques.
Pour revenir sur quelques ´etapes du traitement des donn´ees, on peut noter :
∗ Le “d´eglitcheur” (D´etection des cosmiques) qui doit ne retirer que les “vrais” glitchs, `a savoir ne
pas retirer les sources ponctuelles. Pour ce faire nous avons besoin des donn´ees de pointage comme le montre le sch´ema puisqu’une source ponctuelle sera d´etect´ee au mˆeme endroit sur le ciel pendant plusieurs cercles cons´ecutifs.
∗ Le “nettoyage” des timelines qui revient, par exemple, `a ´etiqueter les zones o`u le bruit n’est pas
stationnaire, identifier et corriger les signaux des variations des diff´erents ´etages de temp´erature, etc... En mˆeme temps nous combinons les donn´ees prises sur un mˆeme cercle.
∗ Les m´ethodes de calibration en flux (sources ponctuelles et sources ´etendues) s’appuyant sur des
donn´ees externes (FIRAS, SPIRE ou encore catalogue de sources). Un sous-produit direct de cette ´etude est un catalogue de sources ponctuelles qui est un objectif contractuel de L2.
∗ La reconstruction des lobes principaux qui se fait `a partir de cartes locales autour des sources
ponctuelles d´etect´ees `a l’´etape pr´ec´edente.
∗ Et enfin l’extraction des cartes par bande de fr´equence, que ce soit par une simple m´ethode de
destriage ou via des m´ethodes it´eratives complexes. Cette ´etape permet ´egalement de v´erifier/ comprendre/ affiner le mod`ele des lobes lointains et plus g´en´eralement les mod`elisations d’effets syst´ematiques (par exemple le bruit en 1/f ).
Toutes ces ´etapes du traitement sont reli´ees `a la colonne de gauche du sch´ema 8.1 qui constitue le mod´ele de l’instrument et qui constitue un genre de base de donn´ees relative aux param`etres de fonctionnement de l’instrument et que nous d´ecrivons en d´etails dans la section suivante.