Chandra望远镜数据处理流程-李兆升
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Chandra天文望远镜数据处理流程天文系李兆升实验目的：对设备的观测物理量进行归算、分析，从而获得X射线源的位置、入社谱和光变规律。
如果用F表示待测谱，P表示仪器设备的响应函数，D代表观测的物理量，观测的数据就应该等于仪器的响应函数对待测谱的卷积：D=P*F (1.1) 由于这些量的统计特性，（1.1）式不可能用数学方法解出。
所谓数据归算方法就是由P, D推断出F的方法。
实验背景：当代X射线天文的观测数据处理有几个重要特点,一是数据的开放度大大提高，二是发展了大型专用软件集或者与软件集的专用接口，例如，美国国立天文台的IRAF软件集，美国卢瑟福实验室的STRALINK软件集，分别成为英、欧、美世界各国采用的标准天文数据处理软件集，而几乎每一个重要的X射线天文设备都有自己的专用软件包，并依托在上的一个标准的专用软件环境上，如EXOSAT卫星的XSPEC等。
这就使得原始数据处理可以完全工程化，对常规的谱分析、空间定位和光变分析，分析者就可以直接调用软件，不必自己直接编写程序。
三是围绕每一个设备，都用专用的观测数据库，或称数据银行。
天文界用统一的格式存放这些数据，叫做FITS格式，每一个专用软件集都可以直接阅读FITS数据。
实验原理：1）观测量及其特点X射线天文中的观测量，通常都是量子化的，尤其是在硬X射线波段，观测以一个个高能光子为单位，探测器直接记录下每个进入仪器的光子的能量损失、入射方向和到达时间，或定时累积的能损谱、位置分布图等。
观测设备必须经过标定数据处理才得以进行。
2）本底和背景英语中使用的background，事实上包括本底和背景两方面的内容。
以空间定位为目的的观测，对一待定方向或点源的观测计数，除了来自观测对象的计数外，其中掺杂着仪器视场中所以方向的辐射进入视场的附加计数，通常被称为背景，这类背景主要由弥漫X射线背景成分构成，有时还包括辐射带区的带点粒子背景（fb），或者地球进入望远镜视场后地球大气反照X射线背景成分。
另一类附加的计数，称作本底（b）,它的产生与设备直接相关，例如，高能光子与探测器物质相互作用产生的次X射线进入了探测器；辐射带中的带电粒子与设备或者飞船物质相互作用产生感生的放射性物质，这些放射性物质的衰变也会形成本底。
相对于观测对象而言，背景fb或者本底b都是多余的计数，若统称为B,便把（1.1）改写为D=P*(F+fb)+b=P*F+（P*fb+b）即D=P*F+B （1.2）过程总揽：一.获得某个目标源的数据（可能有多次观测）1.下载数据2.解压数据二.处理数据，得到能够用于科学目标研究的数据1.仪器修正2. 取好的，好时间段，某能量范围内的数据3.处理每一片ccd4.合并ccd5.合并多次观测三.开始科学研究1. 各个能量段/光滑/多色图# THIS IS THE PIPELINE CREATED FOR THE DATA REDUCTION AND# ANALYSIS OF THE FIELD OF THE CLUSTER MACSJ0911 (OBS_ID 3587)# OBSERVED WITH CHANDRA此pipeline用来进行数据处理（data reduction）和数据分析钱德拉望远镜观测的星云区域（MACSJ0911（OBS_ID3587 ））# THIS VERSION INCLUDE COMMENTS AND IT IS USED FOR DIDACTICS## COMMENTS BEGIN WITH "#"# THE SCREEN OUTPUTS ARE WITHIN >>>>>>>>>>>>>>>>>># ALL THE REST ARE LINE COMMANDS一.获得数据第一步，下载数据后解压##################################################################### DATA PREPARATION数据准备##################################################################### REQUEST THE ENTIRE PACKAGE OF DATA FOR A GIVEN OBSERV ATION# FROM THE CHANDRA ARCHIVE (INCLUDING PRIMARY AND SECONDARY PRODUCTS)# PLEASE NOTE THAT HERE, FOR SIMPLICITY, WE CONSIDER SINGLE OBSERV ATIONS,# WHILE A GIVEN OBJECT MAY HA VE SEVERAL OBSERV ATIONS (WITH DIFFERENT OBS_ID)# CREATE YOUR WORKING DIRECTORY (FOR EXAMPLE, THE NAME OF THE OBJECT)每套数据包括初级，次级两部分，在这里我们有两套数据，注意：这两套数据是对同一物体进行观察的结果（ OBS_ID不同OBS_ID3587 OBS_ID5012）首先对每个OBS_ID进行初步数据处理和分析，然后将两者进行group.mkdir MACSJ0911移动文件cd MACSJ0911mkdir obsid_3587/mv package###.tar MACSJ0257/obsid_3587/# GO IN YOUR WORKING DIRECTORY去自己的工作目录cd MACSJ0257/obsid_3587/# UNPACK YOUR DATAtar -xvf ##.tar解压# A SUBDIRECTORY WILL APPEAR WITH THE NUMBER OF THE OBS_ID子目录会出现的一些OBS_ID35873587/# THIS DIRECTORY INCLUDE the directories primary/ and secondary/# WE NEED ONLY FEW OF THE MANY FILES INCLUDED IN THIS DISTRIBUTION (MANY# OF THEM ARE TECHNICAL SPECIFIC OF THE SATELLITES DURING THE OBSERV ATION)这个目录包含目录（primary ,secondary）(我们仅仅需要诸多文件中的一部分）# UNZIP THE GZIPPED FILES＃ gzip压缩解压缩文件gunzip 3587/*/*.gz# CREATE THE SYMBOLIC LINKS WITH THE DATA FILES# ONLY FEW FILES ARE NEEDED FOR OUR COMPLETE DATA REDUCTION PROCEDURE:第二步，为了操作方便，保存原始数据，做一个连接。
检查连接数否成功用 ll 命令看看是否有红色的错误连接，如果有，删除后从新连接。
evt1flt1bpix1asol*ln -s 3587/secondary/acisf03587_000N002_evt1.fits evt1_3587.fitsln -s 3587/secondary/acisf03587_000N002_flt1.fits flt1_3587.fitsln -s 3587/secondary/acisf162389514N002_pbk0.fits pbk0_3587.fitsln -s 3587/primary/acisf03587_000N002_bpix1.fits 3587_bpix1.fitsln -s 3587/primary/pcadf162389038N002_asol1.fits asol1_3587.fits# THE MAIN FILE IS EVT1. IT INCLUDES ALL THE DATA AS THEY COME# OUT FROM THE SATELLITE. WE ALSO HA VE AN EVT2 FILE FROM THE DISTRIBUTION.# HOWEVER, WE WILL CREATE OUR OWN EVT2 FILS STARTING FROM THEEVT1,# SINCE IN THIS WAY WE ARE SURE TO APPLY THE BEST DATA REDUCTION.# THE EVT2 FILE WILL BE THE REDUCED DATA FILE TO BE USED FOR THE ANALYSIS.注意：主要文件是EVT1 。
它包括了来自卫星所有的数据。
同时有一个从观测的分布得到的文件EVT2。
但我们会创建自己的EVT2，能应用最佳的数据减少方法。
EVT2文件将减少数据，以用于以后的分析。
################################################################### SOME PRELIMINARY CHECK ON THE DATA 数据的初步检查 dmlist################################################################### WITH THE MUSE OF THE COMMAND "dmlist" WE READ SOME# KEYWORDS IN THE HEADER OF THE FITS FILE# CHECK THE MODE OF THE OBSERV ATIONS”第三步检查一下数据（dmlist 命令。
）启动 ciao1）检查观测模式和初步结果dmlist evt1_3587.fits header | grep MODE >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0083 DATAMODE VFAINT String Data mode>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>># IF IT IS VERY FAINT, WE CAN APPLY THE VFAINT CLEANING, WHICH WILL HELP# IN REDUCING THE INSTRUMENTAL BACKGROUND＃如果它是非常微弱（VFAINT）的，我们可以套用VFAINT CLEANING ，这将有助于减少仪器背景带来的误差，当然如果得到的是 FAINT，将做一些改动，具体见后# CHECK THE TOTAL LIVETIME (NOMINAL EXPOSURE)2)检查总的生存时间LIVETIME（正向曝光）dmlist evt1_3581.fits header | grep LIVETIME>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0113 LIVETIME 18478.8965350 [s] Real8 Livetime>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>># CHECK THE DATE OF OBSERV ATION3）检查观测日期dmlist evt1_3587.fits header | grep DATE >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0023 DATE-OBS 2003-08-23T12:39:490025 DATE-END 2003-08-23T18:21:23 >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>># CHECK THE CONTENT OF THE EVT1 FILES (BLOCKS AND GTI)4）检查EVT1文件的内容 (BLOCKS AND GTI)dmlist evt1_3587.fits blocks >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Block 2: EVENTS Table 16 cols x 500482 rowsBlock 3: GTI3 Table 2 cols x 1 rowsBlock 4: GTI2 Table 2 cols x 1 rowsBlock 5: GTI1 Table 2 cols x 1 rowsBlock 6: GTI0 Table 2 cols x 1 rowsBlock 7: GTI6 Table 2 cols x 1 rows>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>># CHECK THE CONTENT (COLUMNS) OF THE BLOCK "EVENTS" OF THE EVT1 FILE5)检查块“事件”的内容（列）dmlist evt1_3587.fits cols >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>ColNo Name Unit Type1 time s Real82 ccd_id Int23 node_id Int24 expno Int45 chip(chipx,chipy) pixel Int26 tdet(tdetx,tdety) pixel Int27 det(detx,dety) pixel Real48 sky(x,y) pixel Real49 phas[5,5] adu Int2(5x5)10 pha adu Int411 pha_ro adu Int412 energy eV Real413 pi chan Int414 fltgrade Int215 grade Int216 status[4] Bit(4) >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>># EACH LINE CORRESPOND TO THE DETECTION OF AN X-RAY PHOTON# IN THE FIELD# EACH COLUMN ONE INFORMATION ON THE PHOTON# USING THIS INFORMATION WE WILL BE ABLE TO REDUCE AND ANALYZE THE DATA每一行：对应于观测区域X射线光子的一次监测；每一列：光子的信息（使用此信息，我们将能够减少和分析数据）# WE CHECK THE TEMPERATURE OF THE DETECTOR＃6)检查的探测器的温度（如果温度高于153K，CTI修正不能适用）dmlist evt1_3587.fits header | grep FP_TEMP0131 FP_TEMP 153.44601440 [K]# OK# IF THE TEMPERATURE WAS HIGHER THAN 153 K, THE CTI# CORRECTION CANNOT BE APPLIED7)检查数据处理的版本dmkeypar evt1_3587.fits ASCDSVER echo+ >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>7.6.8>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>># OK, VERSION HIGHER THAN 7.4 ARE OK# REMEMBER THAT THERE ARE TWO KIND OF CHIPS WHICH NEED SLIGHTLY DIFFERENT# DATA REDCUTION: FRON ILLUMINTED AND BACK ILLUMINATED# ACIS-I INCLUDE 4 FI CHIPS# ACIS-S INCLUDES 5 CHIPS, 3FI AND 2 BI.# BACK ILLUMINATED CHIPS ARE:高于7.4的版本OK# FOR SIMPLICITY, WE USE ONLY THE 4 ACIS-I CHIPS# WHEN THE AIMPOINT IS ON ACIS-I, THE OTHER CHIPS (BOT FI OR BI)# DO NOT CONTAIN USEFUL INFORMATION AND CAN BE REMOVED FROM OUR DATA# WE USE "dmcopy" TO FILTER OUT THE OTHER CHIPS为简单起见，我们使用4个ACIS-I CHIPS优点：处理其中一个chip信息的时候，其他另外3个的信息可以暂时消除，因此可以逐个芯片进行处理，使用“ dmcopy ”要过滤出其他芯片。
