Основные направления деятельности

Лаборатория перспективных разработок (ЛПР) Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук имеет многолетний опыт работы в области применения твердотельных матричных фотоприемников в астрономических наблюдениях. Основная специализация лаборатории – разработка и изготовление криостатируемых фотоприемных камер и контроллеров для широкоформатных малошумящих ПЗС‑матриц научного класса для использования в составе светоприемной аппаратуры 6‑метрового телескопа БТА САО РАН, а также для телескопов других обсерваторий.

Исследования ведутся по следующим направлениям:

  • достижение максимальной чувствительности (минимального шума считывания и минимального темнового тока), требуемой во всех методах наблюдений слабых объектов при длительности единичной экспозиции вплоть до одного часа;
  • достижение максимальной стабильности и линейности передаточной характеристики «свет‑цифровые отсчеты» видеоканала для фотометрических методов наблюдений в условиях, когда аппаратура подвержена большим колебаниям температуры и влажности в течение наблюдательной ночи или целого сета наблюдений;
  • построение универсальных контроллеров, способных работать с фотоприемниками различных типов, форматов и конфигураций.

При создании фотоприемных систем мы руководствуемся требованиями самого чувствительного к качеству фотометрии метода наблюдений – высокоточной дифференциальной звездной ПЗС‑фотометрии, направленной на обнаружение слабых осцилляций блеска исследуемых звезд в сравнении с хорошо изученными опорными звездами. Эти требования сводятся к тому, что фотометрическая воспроизводимость по ансамблю полученных изображений при исследовании слабых объектов в течение от нескольких часов, или даже ночей, не должна быть хуже 0,002%, что примерно соответствует значению 0,05% для единичной экспозиции.

Универсальность контроллеров DINACON позволяет создавать фотоприемные устройства (ФПУ) на основе фотодетекторов различных типов – ПЗС‑матриц и мозаик на их основе, ПЗС с внутренним умножением заряда (emCCD), КМОП‑детекторов, матричных мультиплексируемых детекторов ИК‑диапазона и др. В частности, созданы системы с матрицами, имеющими утолщенную подложку (200 мкм) и обладающими высокой чувствительностью в красной и ближней ИК областях спектра (CCD261‑84, pnCCD). Впервые в РФ создано мозаичное ФПУ с 16‑ю матрицами CCD44‑82 с размером фотоприемной области 246 × 123 мм.

Совместно с Институтом прикладной физики РАН ведутся разработки вакуумируемых криостатируемых фотоприемных камер с различными способами охлаждения – с использованием жидкого азота, систем охлаждения замкнутого цикла и с термоэлектрическим охлаждением.

Характеристики фотоприемных систем

Тип матрицы
(поколение контроллера DINACON)
Формат
кадра,
пиксели
Максимальная скорость считывания, Кпиксель/с/канал (число каналов) Шум считывания, e @ скорость считывания, Кпиксель/с Макс. скорость потока видео-данных, МБ/с Время считывания кадра через один канал, с
CCD30-11 (II) 1024 × 256 400 (1) 3,5 @ 100
6,5 @ 400
0,8 0,66
CCD42-40 (I, II, IV) 2048 × 2052 1000 (2) 1,7 @ 18
2,2 @ 66
4,0 4,4
CCD42-90 (I, II) 2048 × 4608 1000 (2) 2,66 @ 100 4,0 9,6
KAF-16801 (III) 4096 × 4096 4000 (4) 10,0 @ 4000 32,0 4,0
CCD97-00 (III) 512 × 528 4000 (1) < 0,01 @ 4000 8,0 0,07
CCD203-82-59 (III) 4096 × 4136 1000 (4) 3,3 @ 50
5,0 @ 200
8,0 @ 1000
8,0 16,8
CCD203-82-60 (III) 4096 × 4136 1000 (4) 3,5 @ 50
5,0 @ 200
8,0 @ 1000
8,0 16,8
KAF-4320 (IV) 2092 × 2092 4000 (4) 10,0 @ 4000 32,0 1,2
pnCCD (IV) 264 × 264 3500 (8) 1,8 @ 400 56,0 0,003
CCD60-01 (IV) 128 × 130 8250 (1) < 0,01 @ 8250 16,5 0,002
CCD42-90 (IV) 8192 × 9224
(мозаика 4 × 2)
2000 (16) 10,0 @ 2000 64,0 2,4
CCD44-82 (V) 16384 × 8192
(мозаика 8 × 2)
1000 (32) 4,0 @ 65
7,3 @ 1000
64,0 5,0
CCD42-90 (V) 2080 × 4628 685 (2) 2,2 @ 115 2,7 15,0
CCD261-84 (V) 2080 × 4112 335 (2) 2,3 @ 65 3,1 22,2
CCD231-84 (V) 4128 × 4112 700 (4) 2,5 @ 135 5,6 24,0