CCD报告-LulinObservatory.docVIP

1.56m望远镜新CCD照相机系统 陶隽 俞健 钱伯辰 邵松臣 梁兆刚 潘红鉴 曹凯 戴元龙 (中国科学院上海天文台，上海200030) 提 要 介绍了安装在1.56m望远镜上的新CCD照相机系统，包括CCD的量子效率、增益、控制器、观测程序以及滤光片的情况，为使用1.56m望远镜的天文学家提供所需的参数。 主题词： CCD－量子效率－增益－滤光片 一 引言 电荷耦合器件CCD自二十世纪60年代末出现以来，以其良好的线性，高量子效率(QE)，大的动态范围以及数字化等优点在天文观测中开始发挥巨大的作用。上海天文台1.56m望远镜在1994年配备了美国Photometric 公司的series 200 CCD照相机。然而，CCD的技术发展很快，原先的CCD已经不能满足天文观测对大视场和高量子效率(QE)的要求。2000年12月我们的CCD设备改造项目获得中国科学院综合计划局装备处的批准，开始新CCD的研制。我们购买了SITe 公司的2块科学级的芯片，然后在美国Lick天文台CCD实验室进行CCD照相机的安装，包括CCD控制器、观测程序。因为时间所限，我们只参加了调试和性能测试过程。新CCD照相机于2002年4月底完成，5月24日运到国内，然后在1.56m望远镜上进行最后调试，整个项目于2002年8月完成，投入使用。为了望远镜的观测者使用方便，我们将新CCD照相机系统的有关参数在这里汇编成文。 二 CCD照相机系统的有关参数 新CCD照相机的芯片尺寸是49.125mm×49.125mm，而老的CCD芯片是19.5mm×19.5mm，因而老系统的一整套设备都不再适用于新CCD。为此，我们重新设计了相关部件，包括望远镜的接口、滤光片的转盘、滤光片、快门、以及杜瓦瓶。关键部件CCD芯片和控制器由美国进口。下面我们作具体介绍。 1. CCD芯片 CCD芯片是两块相同型号的背光照明薄片CCD，为科学级二级。芯片表面镀有光学波段防反射膜，可以使用MPP（Multi-Phase pinned）技术降低暗流。结合SITe 公司给出的参数和美国Lick天文台CCD实验室测试的结果，我们将主要技术参数列在表一： 表一 主要技术参数 芯片型号 SITe SI-424AB 芯片尺寸 2048×2048 象素大小 24μm×24μm 电荷转移效率 0.99999 满阱电荷 330,000 e- 读出噪声 4-5e- 量子效率 见图1 量子效率(QE)是温度的函数，图1给出的是我们在Lick天文台的CCD实验室所测的QE值。具体的做法是将CCD照相机冷却到-90℃，用两种光源，一种是紫外灯，产生5000埃以下波长的光；一种是白炽灯，产生6000埃以上波长的光。使用一组滤光片，波长分别是3200；3500；4000；4500；5000；6000；6500；7000；8000；9000；10000；10500和11000埃。用一个校准过的光二极管，它在上述波长都有准确的QE参数。对每一个波长的滤光片，灯光通过同样的光学系统，先在光二极管上测定电压输出，然后立即测量CCD的输出，这样比较测量就可以得到CCD的QE了。 2. CCD控制器和观测程序 控制器和观测程序都由美国加州大学Lick天文台CCD实验室提供的。该实验室是世界公认的最好的研制天文用CCD照相机的实验室之一。 （1）CCD控制器 这台CCD照相机的控制器是目前世界上先进的。Lick天文台的望远镜和Lick 天文台CCD实验室都使用与我们同样的控制器。Keck望远镜的导星系统也准备采用同样的控制器，正在实验之中。另外，中国科学院国家天文台也有四套相同的CCD控制器。 （2） 观测程序 新的观测程序和原来的观测程序相比有较大的优越性，我们将之列于表二。 表二 新老观测程序对比表 新观测程序 原观测程序 CCD数据采集软件使用c语言编写，有源程序，可以根据自己的要求修改。 没有源程序，无法修改。 产生的文件是fits格式，无需转换。 文件是photo格式，需要转换。 文件头包含了许多观测信息 文件头观测信息少 操作系统采用Linux，使用微机，成本低，便于维护，速度快。 操作系统采用Unix，使用Sun工作站，成本高，速度慢。 数据的传输通过光缆，速度达200Mbit/s。 电缆传输数据 有三种读出速度可以选择。 一种读出速度 可以两个放大器同时读出，读出速度快 一个放大器读出 有Overscan区域 没有 可以中断曝光立即读出，也有暂停－恢复曝光的功能。 没有 可以选择窗口读出，只读天文学家感兴趣的区域。也可合并象素读出。 只能全幅读出，不能合并象素 软件和硬件可以和Lick天文台保持同步升级，核心程序通过因特网传输过来。 不能升级 CCD芯片的