Комплекс астрономических обсерваторий ГАИШ МГУ

ПЗС-фотометр широкого поля 2.5-метрового телескопа ГАИШ (Wide Field Imager/NBI камера)

Штатный инструмент первого света 2.5-метрового телескопа. Изготовлен институтом Н.Бора, Университет г. Копенгаген, Дания. (Niels Bohr Institute — NBI), J.Andersen

Основные характеристики камеры

Размер поля зрения оптической камеры — 10’×10′ (минут дуги). Камера представляет собой мозаику из двух чипов 2K×4K с размером пикселя 15 микрон. Посередине полного кадра 4K×4K есть слепая полоса стыка между светочувствительными зонами матриц, шириной около 12». «Левый» чип — инженерный, его качество из-за “косметики” хуже, чем «правого»; полосу между строками Y=2890 и Y=3130 использовать для количественных измерений нельзя.


В остальном детекторы примерно одинаковы, линейность левого чипа чуть лучше, чем у правого. При обработке в pipeline отсчёты до ~300 000 ADU линеаризуются, при более высоком отсчете восстановление иформации не гарантируется. Подробнее о нелинейности детекторов см. Приложение.

Если поле 5’×10′ достаточно, лучше ориентироваться на размещение объектов в поле «правого» чипа. При использовании обоих чипов обрабатывать кадры с каждого рекомендуется по-отдельности, так как их коэффициенты усиления не вполне совпадают.

Изображения получаются зеркальными. При штатном монтировании камеры, когда
телескоп в меридиане на юг от зенита (параллактический угол 0 градусов), изображения ориентированы, как показано на рисунке.

Подробнее о расположении чипов и дефектов можно узнать пройдя по ссылке Ориентация кадра 4kx4k камеры

Фильтры

Для наблюдений с камерой доступны следующие фильтры:

  • широкополосные U, B, V, Rc, Ic, u_sdss, g_sdss, r_sdss, i_sdss, z_sdss
  • узкополосные Halp, Halpbc, [OIII], [OIII]rc, [SII], [SII]rc, Hbet, Hbetbc

Идентификатор конкретного фильтра, соответствующего полосе (например «F002BBES» для фильтра B), будет указан в заголовке FITS-файла в поле FILTERID и по нему однозначно определяются все характеристики фильтра и кривые пропускания (см.характеристики фильтров).

Экспозиции

Снимки выполняются в режиме фотометрии light, доступны экспозиции длиной от 0.1 сек (после ввода шторного затвора Bonn Shutter), но такие короткие выдержки используются обычно лишь для плоских полей (режим flat). Оценить предельные характеристики снимков можно исходя из следующих параметров системы: 

  • Площадь свободной от экранирования апертуры телескопа 40000 кв. см. 
  • Пропускание атмосферы (коэффициент экстинкции) в полосе I порядка 0.15m вел, V — 0.2m , U — 0.4m
  • Полное пропускание оптики (зеркала M1 и M2 и оптическое окно криостата) — 65%. 
  • Масштаб изображения 0.155 секунд дуги на пиксель 
  • Фон неба порядка 21 m в полосе V с квадратной секунды. 
  • Шум считывания на рабочей скорости оцифровки 6.2 e- (левый детектор) и 6.4 e- (правый детектор)
  • Коэффициент усиления (gain) ~0.27 e-/ADU (левый детектор) и 0.28 e-/ADU (правый детектор)

Кривые пропускания фильтров описаны выше. Темновой шум отсутствует. Предельная звёздная величина слабых объектов для точности фотометрии порядка 10% составляет около 23m. Экспозиции более 20 минут применять не рекомендуется, поскольку иногда при считывании кадра появляются наводки, ухудшающие его качество.  В таком случае сбой в считывании кадра длительной экспозиции приведёт к существенной потере наблюдательного времени.

Режима бинирования также следует избегать из-за артефактов артефактов при устранении подложки, определяемой по 50-пиксельным зонам псевдо-оверскана справа и слева от фоточувствительной зоны приемников.

Накладные расходы

В расчёт бюджета потребного наблюдательного времени в режиме фотометрии входят следующие компоненты (кроме чистого времени экспозиций):

  • 1. Время наведения телескопа — от 10 до 60 с;
  • 2. Фокусировка — 2.5 мин, раз в 30 — 120 минут в зависимости от условий;
  • 3. Время считывания и записи накопленного полного кадра — 20 секунд;
  • 4. Время на перевод фильтров — 2-8 с;

К ним добавляется время центровки объекта, если указанные заявителем сдвиги центра поля зрения по отношению к данным координатам объекта  и/или ориентация кадров оказываются неоптимальными, составляющее около 2-3 минут на объект. Автогидирование запускается само и накладных расходов не прибавляет.

Более подробное описание прибора и дополнительные требования к заявке на наблюдательное время можно найти тут

Приложение

Характеристики камеры и режимов её работы были подробно исследованы в КГО

Зафиксированные проблемы камеры

Иногда случаются сбои при считывании кадра, что приводит к появдению характерных горизонталтных полос. Частично этот дефект убирается в процессе предобработки изображений с использованием незасвеченных полос по краям кадров.

Документы от NBI

CCD3 Manuals

Состав фотометра (криостат с головкой ФПУ, контроллер, блок фильтров, линия связи, карта связи в ПК, ПК binary) , конструкция и функции ФСУ, ссылки на набор фильтров, информация по плоским полям, защите от бликов, обслуживанию, сессиям.

Вход