Инфракрасная камера предназначена для получения прямых снимков астрономических объектов или их спектров в диапазоне длин волн от 1,04 до 2,45 мкм. В камере установлен детектор Hawaii-2RG формата 2Kx2K (темновой ток ~0.02 e-/s, шум считывания ~12 e-, квант преобразования gain=2.5e-/ADU, полная емкость ячейки ~120000 e-). В спектральном режиме ширина щели от 0,9″ до 7,2″, длина щели 9″ или 280″, разрешение R=1300 (для щели 0,9″). Поле зрения камеры в фотометрическом режиме 4,5 угловых минут (используется центральная часть детектора форматом 1024×1024 пиксела), масштаб изображения 0.27 arcsec/pixel. Камера имеет 13 сменных охлаждаемых фильтров: J, H, Ks, Y, H2, Br Gamma, Kcont, CO, FEII, CH4 on, CH4 off, polarizer 0 deg, polarizer 90 deg. Время смены фильтра составляет около 20 с.
Камера была разработана и изготовлена компанией Mauna Kea Infrared, LLC по контракту с МГУ М.В. Ломоносова специально для 2.5-м телескопа КГО ГАИШ. ASTRONIRCAM установлена в фокусе Нэсмита N1, оснащенном механическим деротатором. В целях безопасности, угол поворота деротатора ограничен диапазоном -70..+70 градусов относительно горизонтального положения камеры.
Фотометрический режим работы камеры
В фотометрическом режиме работы камеры используется центральная часть детектора форматом 1Kx1K. Масштаб изображения 0,27 arcsec/pix, поле зрения 4,6×4,6 угловых минут. При хороших атмосферных условиях возможно получение изображений звезд с FWHM 0.8 arcsec. Наблюдения с камерой ведутся в режиме дизеринга — накопление происходит короткими экспозициями (из-за высокого уровня фона характерное время 30 с) со смещениями телескопа между ними на 2-5 arcsec. После калибровки, изображения могут быть сложены для получения кадра с большой эффективной экспозицией.
Возможность наблюдения слабых объектов определяется в основном уровнем фона неба и качеством изображения. Для оценок можно считать, что за 30 минут накопления и SNR=10 можно получить изображения звезд блеском J=20.5m, H=19.5m, K=18.5m.
Особенности детектора и его контроллера ограничивают снизу время накопления величиной примерно 4 с, что не позволяет наблюдать яркие объекты. Обойти это ограничение можно уменьшая поле зрения. Возможность наблюдения объектов ярче 10 mag желательно обсудить с PI прибора.
Широкополосные фильтры (фотометрическая система MKO-NIR), кривые пропускания
| Фильтр | Центральная длина волны (нм) | FWHM (нм) | Среднее пропускание (%) | Максимальное пропускание (%) |
| Y | 1019 | 100 | 91 | 94 |
| J | 1249 | 166 | 88 | 91 |
| H | 1635 | 291 | 96 | 97 |
| Ks | 2143 | 303 | 89 | 92 |
| K | 2191 | 316 | 92 | 94 |
Узкополосные фильтры, кривые пропускания
| Фильтр | Центральная длина волны (нм) | FWHM (нм) | Среднее пропускание (%) | Максимальное пропускание (%) |
| CH4 Off | 1581 | 57.2 | 83 | 86 |
| [Fe II] | 1642 | 26.1 | 96 | 98 |
| CH4 On | 1651 | 64.7 | 96 | 99 |
| H2 v=1-0 (S1) | 2129 | 46.2 | 92 | 95 |
| Br gamma | 2165 | 21.2 | 90 | 93 |
| Kcont | 2270 | 39.3 | 90 | 91 |
| CO | 2282 | 30.2 | 90 | 93 |
Спектральный режим работы камеры
Спектральный режим реализуется с использованием гризм — основной гризмы (для щелей длиной 270 arcsec) и кросс-дисперсионных гризм (для коротких щелей длиной 9 arcsec). При работе со скрещенной дисперсией за один раз получаются спектры в двух спектральных диапазонах Y+J и H+K с большим перекрытием между Y и J. В спектральном режиме используется часть поверхности детектора форматом 1Kx2K.
В спектрографе используются щели шириной 0.9, 1.3, 1.8, 2.7 и 7.2 arcsec (и для длинных и коротких щелей). С щелью 0.9 arcsec спектральная разрешающая сила R=1200. Для выделения различных спектральных диапазонов длин волн и соответствующих порядков дисперсии гризмы при работе с широкой щелью используются светофильтры H и K из набора стандартных широкополосных фильтров и специальные светофильтры Yos и Jos (от Y order sorter и J order sorter). При работе в режиме кросс-дисперсии светофильтры наклеены непосредственно на гризмы кросс-дисперсии и называются HKos и YJos.
При оценке необходимого времени накопления в режиме однократной дисперсии можно использовать следующие величины эффективности спектрографа: Y — 6%, J — 9%, H — 11%, K — 14%. Для кросс-дисперсионного режима эффективность в 6 раз ниже.
Подробнее описание спектрального режима камеры см. в статье С. Г. Желтоухов, А. М. Татарников, Н. И. Шатский. Спектральный режим камеры ASTRONIRCAM. Письма в Астрономический журнал, 46(3):201–211, 2020.
Оптическая схема ASTRONIRCAM
Оптическая схема ASTRONIRCAM включает в себя следующие основные элементы: входное окно из CaF2, колесо с входными щелями, 3-х линзовый коллиматор, два колеса со светофильтрами и дисперсорами, камерный 3-х линзовый объектив и детектор. По всему ходу светового пучка установлены диафрагмы и три плоских зеркала, сокращающих геометрические размеры криостата камеры.
Новости
- Май 2021. В камеру установлен новый широкополосный фильтр Y.
Страница камеры в системе «ИСТИНА»: https://istina.msu.ru/equipment/card/9392836/
Описание конструкции и основных параметров камеры: А. Э. Наджип, А. М. Татарников, Д. У. Туми, Н. И. Шатский, А. М. Черепащук, С. А. Ламзин, and А. А. Белинский. Astronircam — инфракрасная камера-спектрограф 2.5-м телескопа КГО ГАИШ. Астрофизический бюллетень, 72(3):382–398, 2017
Описание спектрального режима камеры: С. Г. Желтоухов, А. М. Татарников, Н. И. Шатский. Спектральный режим камеры ASTRONIRCAM. Письма в Астрономический журнал, 46(3):201–211, 2020