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1. Lo strumento
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Figura 1
Lo schema della strumentazione può essere così riassunto:
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Il riduttore di focale consiste in un pacchetto lenti opportunamente progettate per ottenere un rapporto focale pari a f/5.6 e correggere entro certi limiti la superficie caustica dell’aberrazione di coma. Il 30% circa del campo inquadrato dal sensore è vignettato a causa della non ottimizzazione tra dimensione dei filtri e rapporto focale del telescopio. La ruota portafiltri può contenere 6 elementi ottici da 1 pollice di diametro. Attualmente la camera lavora con i filtri B,V,R,I di Johnson di cui in Appendice 1 sono riportate le bande passanti.
Il sensore è un Marconi serie CCD4710 di classe 0, front-face illuminated a tecnologia MPP le cui caratteristiche sono riportate in Appendice 2. Esso è raffreddato da un sistema a triplo stadio di celle Peltier con dissipazione a ricircolo di liquido la cui temperatura è controllata da un refrigeratore. La temperatura di esercizio del sensore deve essere mantenuta tra -20 ºC e -10 ºC e, comunque, mai scendere al di sotto dei -25 ºC, soglia oltre la quale si possono formare cristalli di ghiaccio sul sensore. Inoltre viene adottato un disaccoppiatore ottico per minimizzare possibili contaminazioni del flusso di dati tra il controller e il PC di acquisizione.
1.1 CARATTERIZZAZIONE: EFFICIENZA E LINEARITA’
Si sono eseguite misure su banco ottico per determinare l’efficienza del sensore e per quantificare il guadagno dell’amplificatore del nodo d’uscita (fattore di conversione e‾/ADU).
La curva di efficienza quantica è stata definita alle temperature di +26 ºC, -15 ºC e -20 ºC acquisendo, con la camera CCD e con un fotodiodo calibrato, misure contemporanee di flusso monocromatico compreso tra 400nm e 1000nm. La radiazione monocromatica è generata da una sorgente di luce molto stabile e da un monocromatore a reticolo. Il risultato delle misure, consistenti con le specifiche tecniche del sensore, è riassunto nel grafico in Appendice 3.
Il fattore di conversione e‾/ADU è stato determinato analizzando l’andamento della varianza dell’immagine differenza di coppie di flat-field riprese con tempi di esposizione crescenti fino alla completa saturazione (60000 ADU). Il valore ottenuto è di 1.13 ± 0.07 e‾/ADU. In figura 2 è riportato l’andamento delle misure di linearità del sensore, queste deviano dal fit lineare al massimo del 0.9%. Il RON misurato è di 14.1 e‾/px.
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Figura. 2
1.2 BIAS FRAMES
Sono stati acquisiti numerosi bias frames per identificare e quantificare possibili fonti di contaminazione nelle misure scientifiche. Il valore di bias è di 1139 ± 12 ADU a -20 ºC .
Da un’analisi degli istogrammi fatti su piccoli box dei singoli bias e sul bias mediano si nota che in generale la distribuzione non segue precisamente un’andamento Gaussiano (figura 3). Indice questo della presenza di sorgenti di rumore prevalentemente ad alte frequenze che si sovrappongono al RMS noise del sensore.
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Figura 3
Per mettere in luce e quantificare l’ampiezza di questi segnali ad alta frequenza si sono analizzate le DFT delle righe e delle colonne dei singoli bias e del bias mediano alla temperatura di -20 ºC ottenendo spettri di Fourier con diversi picchi come nel grafico seguente (figura 4).
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Figura 4 |
Figura 5 |
Dai numerosi frames fin’ora acquisiti possiamo affermare che queste sorgenti di rumore sovrapposte al segnale possono essere coerenti ed incoerenti e talvolta, attraverso la procedura standard di calibrazione, non sono totalmente rimosse dal frame scientifico. In realtà, osservando il frame, si nota la presenza di diverse strutture continue (figura 5). Le figure di interferenza modulano i bias fino al 0.6%, ma le ampiezze delle modulazioni possono presentarsi diverse e variabili nel tempo. La pessima stabilità della rete di alimentazione e la presenza di segnali spuri attraverso la linea di massa dell’edificio sono la causa più probabile per questo tipo di contaminazione.
1.3 DARK CURRENT
Abbiamo acquisito diverse immagini di corrente di oscurità alle temperature di -5 ºC, -15 ºC e -20 ºC con 300 secondi di posa e con 900 secondi di posa. Il valore di corrente di oscurità misurato in queste condizioni è mostrato in tabella:
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Exp. Time |
Dark @ -20 ºC |
Dark @ -15 ºC |
Dark @ -5 ºC |
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300 s |
0.59 ADU/s (0.6 e‾/s ) |
1.25 ADU/s (1.4 e‾/s) |
5.16 ADU/s (5.8 e‾/s) |
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900 s |
0.59 ADU/s (0.6 e‾/s ) |
1.24 ADU/s (1.4 e‾/s) |
5.38 ADU/s (6.0 e‾/s) |
In accordo con le specifiche.
