CC BY
44
21. Malyukov S.P., Klunnikova Yu.V., Parinov I.A. Investigations of Defects Formation During Sapphire Growth, In: Advanced Nano- and Piezoelectric Materials and Their Applications. USA: Nova Science, 2014. P. 89-108.
22. Sinjov L.S. Raschety I vybor rejimov elektrostaticheskogo soedinenia kremniya so steklom po kriteriyu minimum ostatochnyh naprjagenij: dis.: kand. tech.nauk: 05.27.06. Moscow, 2016. 119 pp. [Sinev L.S. Calculation and selection of modes of electrostatic silicon with glass according to the criterion of minimum residual voltages: cand. of eng. sc.: 05.27.06]. M., 2016. 119 p.
23. Malyukov S.P., Nelina S.N., Stefanovich V.A. Fiziko-technologicheskie aspekty izgotovlenia izdeliy iz sapfira [Physico-technological aspects of manufacturing products from sap-phire].Germanya: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2012, 164 p.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор Я.Е. Ромм.
Саенко Александр Викторович - Южный федеральный университет; e-mail: [email protected]; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44; тел.: 88634371603; кафедра конструирования электронных средств; к.т.н.; доцент.
Бондарчук Дина Алексеевна - e-mail: [email protected]; кафедра конструирования электронных средств; аспирант.
Sayenko Alexandr Viktorovich - Southern Federal University; e-mail: [email protected]; 44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia; phone: +78634371603; the departament of electronic apparatuses design; assistant professor.
Bondarchuk Dina Alexeevna - e-mail: [email protected]; the departament of electronic apparatuses design; postgraduate student.
УДК 520.624 DOI 10.23683/2311-3103-2018-7-32-46
В.В. Комаров, Е.А. Семенко
ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПОЛУПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПЗС-КАМЕР ДЛЯ РАБОТЫ НА ОПТИЧЕСКИХ ТЕЛЕСКОПАХ СРЕДНЕГО
КЛАССА
Данная статья посвящена исследованиям современных высокочувствительных ПЗС камер для работы в составе фотоприемной аппаратуры оптических телескопов среднего класса (однометровых телескопов). В связи с быстрым развитием технологической базы оптоэлектронных приборов становится возможным применять в составе профессиональной астрономической аппаратуры не только приборы, которые предназначены для узкоспециализированного профиля работы, изготавливаемые в единичных экземплярах. В результате серийного производства современных ПЗС камер происходит как существенное удешевление самих изделий, так и значительное улучшение параметров таких приборов, которые теперь можно встраивать в состав светоприемного оборудования больших и средних оптических телескопов. Цель данной работы состояла в определении перспектив применения современных полупрофессиональных ПЗС-камер в наблюдениях на оптических телескопах среднего класса. В статье приводятся результаты исследований ПЗС-камеры для астрономических наблюдений на примере Apogee Aspen CG16M. В качестве такого телескопа был использован 1м оптический телескоп Цейсс-1000 (САО РАН). Основные выводы, которые следуют из проведенного исследования: полупрофессиональные ПЗС камеры можно ограниченно рекомендовать к использованию для фотометрических наблюдений ярких объектов с короткими экспозициями (десятки секунд). А также однозначно можно рекомендовать данные ПЗС камеры для работы в составе спектральной аппаратуры на оптических телескопах среднего класса.
ПЗС-фотоприемник; оптический телескоп; наблюдательная астрономия.
V.V. Komarov, E.A. Semenko
RESEARCH OF MODERN SEMIPROFESSIONAL CCD CAMERAS FOR WORK ON OPTICAL TELESCOPES OF MIDDLE CLASS
This article is devoted to the research of modern high-sensitivity CCD cameras for operation in the photodetector equipment of optical telescopes of the middle class (one-meter telescopes). In connection with the rapid development of the technological base of optoelectronic devices, it is possible to use in the professional astronomical equipment not only devices that are designed for a highly specialized work profile, made in single copies. As a result of the mass production of modern CCD cameras, both the substantial reduction in the cost of the products themselves and the considerable improvement in the parameters of such devices themselves, which can now be integrated into the light receiving equipment of large and medium-sized optical telescopes. The purpose of this work was to determine the prospects for the use of modern semiprofessional CCD cameras in observations on optical telescopes of the middle class. The article presents the results of investigations of the CCD camera for astronomical observations using the Apogee Aspen CG16M as an example. As such a telescope was used 1 m optical telescope Zeiss-1000 (SAO RAS). The main conclusions that follow from the study: semi-professional CCD cameras can be recommended for use in photometric observations of bright objects with short exposures (dozens of seconds). And also it is unequivocally possible to recommend the data of CCD cameras for work in the composition of spectral equipment on optical telescopes of the middle class.
CCD camera; optical telescope; observational astronomy.
1. Введение. Оптический телескоп Цейсс-1000 с диаметром главного зеркала 1 м располагается в Специальной астрофизической обсерватории РАН (САО), являющейся крупнейшим российским астрономическим центром наземных наблюдений объектов Вселенной [1]. Телескоп принадлежит к среднему классу телескопов (размер зеркала от 1 до 4 метров) и имеет два фокуса: фокус Кассегрена и фокус Куде [2]. Оптическая схема телескопа представлена на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Телескоп системы Ричи-Кретьена со схемой Кассегрена
Fl - фокус Кассегрена (рис. 1) с фокусным расстоянием 13.3 м, F2 - фокус Куде (рис. 2), вынесенный от телескопа на 36.5 м.
Рис. 2. Телескоп системы Ричи-Кретьена со схемой Куде
1 - главное зеркало диаметром 1м;
2 - вспомогательные (вторичные) зеркала;
3 - система плоских зеркал.
Для каждого фокуса имеется свое вспомогательное зеркало. Одно перенаправляет лучи от главного зеркала в фокус Кассегрена через отверстие главного зеркала, другое - через систему плоских зеркал в фокус Кудэ.
В настоящее время на Цейсс-1000 работает фотоприемное оборудование, которое использует профессиональную астрономическую ПЗС-камеру «2kx2k» [3] в трех штатных режимах наблюдения:
Tab.1: Фотометрические наблюдения в фокусе Кассегрена [4].
Фотометр с ПЗС-камерой устанавливается в фокусе Кассегрена и предназначен для получения прямых изображений астрономических объектов в широкополосных фильтрах U,B,V,R и I, а также в интегральном свете без фильтра в диапазоне длин волн 360-1000 нм.
Tab.2: Спектральные наблюдения со спектрографом UAGS в фокусе Кассегрена [5].
Спектрограф UAGS с ПЗС-камерой устанавливается в фокусе Кассегрена и предназначен для получения спектров протяженных астрономических объектов в диапазоне длин волн 360-1000 нм и средним спектральным разрешением на спектрографе с длинной щелью.
Tab.3: Спектральные наблюдения со спектрометром CEGS в фокусе Куде [6].
Куде-эшелле-спектрометр CEGS с ПЗС-камерой устанавливается в фокусе Куде и предназначен для получения спектров астрономических объектов в диапазоне длин волн 330-900 нм с высоким разрешением до R=40000.
Данная ПЗС камера работает на телескопе Цейсс-1000 уже более 10 лет, а в составе обсерватории САО - более 15 лет. В ближайшее время необходима замена ПЗС камеры на новую, более современную. При этом рассматриваются различные варианты замены как на профессиональную ПЗС камеру для астрономических исследований, так и на более доступную - полупрофессиональную. Поэтому, необходимо было провести исследование возможного применения относительно недорогих ПЗС камер с целью определения перспектив использования современных полупрофессиональных ПЗС-камер в наблюдениях на оптических телескопах среднего класса. Для этого была выбрана ПЗС-камера Apogee Aspen CG16M, изготовленная компанией «Андор» [7].
2. Условные различия профессиональных и непрофессиональных ПЗС камер для астрономических наблюдений. Рассмотрим различие в классификации профессиональных и непрофессиональных ПЗС камер для астрономических наблюдений. Это различие не имеет жестких критериев и является довольно условным. Тем более, со временем параметры ПЗС камер постоянно улучшаются.
Профессиональные астрономические ПЗС камеры - это приборы единичного производства, разрабатывающиеся специально для работы в астрономической све-топриемной аппаратуре. Как правило, основные характеристики таких камер [8-10]:
♦ очень большой размер ПЗС матрицы - больше 1 дюйма;
♦ большой пиксел с большой глубиной потенциальной ямы - больше 10 мкм;
♦ минимальное количество дефектных пикселей - единицы;
♦ минимальный темновой ток и шум считывания - единицы электрон;
♦ высокая квантовая эффективность - более 60 %;
♦ высокая интегральная чувствительность;
♦ высокое охлаждение матрицы - до - 200С;
♦ высокая разрядность АЦП - более 14 бит;
♦ большой спектральный диапазон - от 4000 до 10 000 нм;
♦ очень большой диапазон времени экспозиции - от мсек до тысяч секунд. Для примера в табл. 1 приведены основные характеристики действующей
ПЗС камеры на телескопе Цейсс-1000. ПЗС-камера «2kx2k» изготовлена специалистами САО РАН на основе ПЗС-матрицы EEV 42-40 (2048x2048 элементов). Матрица охлаждается жидким азотом.
Формат кадра ПЗС EEV 42-40 2048x2048 пикселей Поле зрения 7'.3 x 7'.3 Размер пиксела 13.5 х 13.5 мкм
Масштаб (без бинирования) в фотометрической моде 0".216/пиксель Масштаб (без бинирования) в спектральной моде с UAGS 1".35/пиксель Коэффициенты усиления: Gain (low) 2.02 e-/ADU Gain (high) 0.50 e-/ADU Шум считывания Read-out Noise (режим normal) 3.3e-Скорость считывания кадра: Без бинирования (1 x 1) 85 c
С бинированием 2 x 2 28 c С бинированием 4 x 4 12 c Времена экспозиций отдельных кадров 10-600 c
В предыдущих статьях по исследованию ПЗС камер для оптических телескопов [11-14] были представлены результаты применения высокочувствительных ПЗС камер массового производства с целью их использования на оптических телескопах не в основных наблюдательных фотоприемниках, а во вспомогательных: фотогиды телескопов [15], системы круглосуточного мониторинга работы телескопа [16], астроклимата [17] и др. Данные ПЗС камеры более доступны, т.к. являются недорогими. Как правило, основные характеристики таких камер [18-19]:
♦ небольшой размер ПЗС матрицы - меньше 1 дюйма;
♦ небольшой пиксел - меньше 10мкм;
♦ минимальное количество дефектных пикселей - десятки;
♦ минимальный темновой ток и шум считывания - десятки электрон;
♦ высокая квантовая эффективность - более 40 %;
♦ охлаждение матрицы - нет;
♦ разрядность АЦП - не более 10 бит;
♦ спектральный диапазон - от 4000 до 10 000 нм;
♦ очень большой диапазон времени экспозиции - от мсек до тысяч секунд. В данной статье приводятся результаты исследования для промежуточного
класса ПЗС камер, которые могут быть включены в основную аппаратуру фотометрических и спектральных комплексов.
3. Описание ПЗС камеры Apogee Aspen CG16M. В описании камеры, предоставленном производителем [20], перечислены ее основные параметры. Камера создана на основе монохромного чипа Kodak KAF-16803 форматом 4096x4096 элементов, каждый из которых - квадрат со стороной 9 мкм. Размер светочувствительной поверхности приемника составляет 36.8x36.8 мм. ПЗС-чип в общем случае имеет квантовую эффективность 41.5 % на длине волны 400 нм и 60 % - в пике чувствительности на длине волны 550 нм (рис. 3). Чип оснащен функцией антиблюминга (>100 %), глубина потенциальной ямы достигает 100000 e-. Производители чипа заявляют его косметическую классификацию, как тип «S» или «Standard», что означает, что при температуре Tccd_+25 °C количество дефектных пикселей, их групп и столбцов должно быть, соответственно, менее 200, 20 и 10. Чип установлен в корпусе из анодированного алюминия. Камера оснащена штатным затвором диаметром 58 мм. Управление осуществляется от компьютера, подключенного по Ethernet посредством протокола TCP/IP или через кабель USB 2.0.
Рис. 3. Спектральная характеристика Kodak KAF-16803 [21]
Паспорт устройства содержит результаты тестирования (табл. 2). Данные приведены для температуры приемника TCCD = -35 °C, разность температуры (ДТ) с окружающим воздухом составляла 60 °C.
Таблица 2
Данные лабораторных измерений согласно паспорту ПЗС-камеры
Gain
Standarddeviation RMS noise Глубина оцифровки Уровень bias
Темновой сигнал, texp = 120 с Темновой ток
1.4 e/ADU 5.23 ADU 7.4 ADU 91 000 e-1288.54 ADU
1290.91 ADU (включая уровень bias) 0.28 е-/пикс/с
4. Условия постановки эксперимента. Изучение параметров ПЗС-камеры ApogeeAspen CG16M проводилось в условиях ее эксплуатации в составе фотометра телескопа Цейсс-1000 [22]. Через переходной фланец камера была установлена на фотометр взамен штатной ПЗС-системы. Управление фильтрами фотометра осуществлялось в ручном режиме. Подключение камеры к управляющему компьютеру было выполнено через сетевой Ethernet-кабель, работа через интерфейс USB 2.0 также была успешно протестирована.
Сбор данных и выбор режимов работы ПЗС выполнялись с помощью программы Maxim DL v.5.21 на компьютере под управлением MS Windows 7. Был выбран нормальный режим чтения приемника с группированием пикселей (биннинг) 2x2. Рабочая температура ПЗС-чипа выбиралась исходя из текущей на тот момент температуры в подкупольном пространстве телескопа и требования умеренной нагрузки на систему охлаждения — до 70 %. Таким образом, в ночи наблюдений было установлено значение TCcD = -20 °C. График изменения актуальной температуры чипа в течение тестовых наблюдений представлен на рис. 4. Производитель заявляет стабильность установки температуры ПЗС в пределах 0.1°C.
-19.98 .
-19.99 2 ' ïï .
-20.00
■S ■
Р -20.01 -
11. ■
« -20.02 - "
Е "
S
о -20.03-
и
и
-20.04-20.05 -
-20.06 - ■
О 50 100 150 200 250 300 350 Time in minutes
Рис. 4. График изменения температуры ПЗС-чипа во время наблюдений 22.04.2016
на телескопе Цейсс-1000
5. Результаты измерений. 5.1. Коэффициент преобразования (gain-фактор).
Для измерения коэффициента преобразования был выбран метод, основанный на сравнении последовательности снимков равномерно засвеченного («плоского») поля с переменным уровнем накопления. Последнее требование выполняется за счет естественного изменения яркости фона неба во время сумерек, когда и были получены тестовые изображения. В такой схеме сравниваются средние значения отсчетов интенсивности в единицах АЦП (ADU) и их средняя дисперсия. Величина, обратная коэффициенту наклона зависимости «дисперсия—среднее значение» и есть значение gain-фактора. Учитывая неравномерное распределение интенсивности по кадру из-за виньетирования и следов пыли на защитном стекле ПЗС, отдельные измерения коэффициента преобразования были проведены для 10 отдельных областей кадра, выбранных случайным образом, каждая размером 250x250 элементов, и для центра кадра. Полученные значения впоследствии усреднялись. В фильтрах B, V, R были получены серии снимков плоского поля по 5 шт. продолжительностью накопления t,xp =3 с, а в фильтре V еще одна серия с временем накопления 15 с.
На рис. 5 представлен пример зависимости «дисперсия-среднее значение» для центральной площадки.
Рис. 5. Зависимость «дисперсия—среднее значение» для центральной области снимка плоского поля со временем накопления 15 с в фильтре V. Наклон прямой соответствует g = 1.41±0.02 вУЛБи
Значения коэффициента преобразования g, полученные измерением серий снимков плоского поля в трех фильтрах и при разных уровнях интенсивности, представлены в табл. 3. Результаты измерения коэффициента g из таблицы согласуются со значением 1.4 е7ЛВи, заявленным производителем ПЗС-камеры.
Таблица 3
Коэффициент преобразования g, измеренный по снимкам плоского поля в фильтрах B, V, R при разных уровнях интенсивности (^е^) в центре кадра и после усреднения по 10 площадкам
Фильтр, texp gcent ± ст, e-/ADU </cent>, ADU <g> ± ст, e-/ADU
Б, 3 c 1.28 ± 0.02 27052 1.37 ± 0.02
V, 3 с 1.37 ± 0.03 10894 1.38 ± 0.01
V, 15 с 1.41 ± 0.02 36187 1.43 ± 0.01
R, 3 с 1.31 ± 0.01 24966 1.36 0.01
5.2. Шум считывания. Оценка величины шума считывания или RON - read-outnoise - была получена последовательным (покадровым) анализом снимков с минимально возможным временем накопления при закрытом затворе камеры, или снимков bias. Серия изображений, полученных в первый сет наблюдений, состояла из 50 отдельных экспозиций, которые потом усреднялись. Во втором случае серия снимков bias состояла из 10 кадров. Из каждого снимка вычитался уровень среднего bias (рис. 6), а в выделенных областях разности изображений находилось среднее значение отсчетов и их средне-квадратическое отклонение:
°RON = <В>А' Я
По результатам измерения уровня шума, для среднеквадратического отклонения было получено значение 7.49 ADU (8.06 ADU для второго набора данных) или - после перемножения на g =1.4 - 10.59e-(11.28 e-). Среднее значение отсчетов интенсивности на усредненном снимке bias в выбранных областях: 1358 ADU (1388 ADU). Оба значения - среднее значение отсчетов уровня bias и значение шума считывания - превышают данные измерений, указанные производителем (табл. 2).
X, CCD coordinate
Рис. 6. Усредненное изображение «электронного нуля» ПЗС, содержащее шум
считывания
5.3. Темновой ток. Темновой ток ПЗС-камеры исследовался по сериям снимков с временем накопления texp = 60, 120, 300, 600 и 1200 сек. Во всех случаях съемка велась в нормальном режиме с закрытым затвором. Количество снимков в серии для всех времен накопления составило 10 шт., кроме ^хр = 1200 сек, где было получено 5 снимков. Анализ темнового тока проводился аналогично тому, как это было в случае измерения снимков плоского поля и электронного нуля, в пределах набора областей усредненного изображения. Результаты измерения представлены в табл. 4 и на рис. 7.
Таблица 4
Значение темнового тока ПЗС-приемника после усреднения по 10 площадкам при разной продолжительности экспозиции ^^
texp, с Б, АЭи/пикс/с Б, е /пикс/с
60 1.20 1.72
120 1.43 2.04
300 1.19 1.71
600 0.75 1.07
1200 0.46 0.65
Анализ данных табл. 4 показал, что, начиная с ^хр =120 с, с увеличением времени накопления, величина темнового тока снижается. На всех изображениях при этом проявляется характерная картина (рис. 8), которая полностью не исправляется в процессе предварительной обработки «сырых» данных. Причины обнаруженных отклонений не установлены.
Рис. 7. Зависимость величины темнового тока от времени накопления
500 1000 1500 X, ССР соогйт^е
Рис. 8. Среднее изображение темнового сигнала при времени накопления
г,вхр = 1200 с
5.4. Виньетирование и поле зрения фотометра. Большой размер чипа ПЗС-камеры при эксплуатации в составе штатного фотометра телескопа Цейсс-1000 приводит к виньетированию поля зрения (рис. 9). Наблюдения области рассеянного скопления NGC 6709 (рис. 10) с последующей астрометрической калибровкой показали, что тестируемая ПЗС-камера на фотометре телескопа Цейсс-1000 обеспечивает поле зрения прибора 9.78'х9.78' и масштаб изображения 0.286"/пикс в биннинге 2х2. Максимальное значение интенсивности при этом не совпадает с положением оптической оси телескопа. В таком случае, во время наблюдений с целью высокоточной фотометрии при вращении фотометра относительно оси трубы телескопа коррекцию «плоского поля» необходимо выполнять отдельно для каждого угла установки фотометра.
Рис. 9. Неравномерное распределение интенсивности на нормированном снимке
плоского поля
Рис. 10. Необработанный снимок области рассеянного скопления NGC 6790 с отождествленными объектами
6. Результаты тестовой фотометрии. С целью изучить применимость рассматриваемой ПЗС-камеры для решения научных задач на фотометре телескопа Цейсс-1000 САО РАН были проведены наблюдения звезд в рассеянном скоплении M48 (NGC 2548). Наблюдения проводились при тех же настройках, что и в остальных случаях измерений, описанных ранее, но с выключенным режимом предварительной засветки (RBI_preflash). В случае рассматриваемой камеры последствия «визуальной памяти» или «остаточного изображения» весьма существенны и
могут повлиять на конечный результат в случае слабых звезд. Предварительная засветка была выключена нами в ходе испытаний, чтобы исключить эффекты, описанные в разделе 4.3.
Звезды центральной части скопления наблюдались сериями по 10 снимков каждый с выдержкой 30с в фильтрах U, B, V, Rc и 1с. Из этих изображений был вычтен только средний шум считывания (10 кадров), а калибровка неравномерного освещения поля и темновых токов не выполнялась. Обработка и подготовка снимков для фотометрии была выполнена в ШАР с использованием процедур из набора программ IMRED, CCDRED. На рис. 11 представлено изображение звезд скопления в фильтре V с отождествленными объектами. Снимки звездного поля в остальных фильтрах приведены на рис. 12.
О 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 X. ССБ сооп!1па1е
Рис. 11. Область скопления M48 в фильтре V с отождествленными объектами. Красными кольцами отмечены размеры апертуры для фотометрии звезд, зелеными - границы области учета фона
0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 О 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000
X. ССО соопИшИе X. ССО сооМтме
Рис. 12. Область скопления M48, снятая в фильтрах Ц B, Rc, 1с
Результаты фотометрии в виде показателей цвета и-В и В-У звезд приведены в табл. 5. Там же представлены литературные сведения из каталога [23] о блеске звезд в фильтре У и соответствующие показатели цвета из литературы, если они были найдены.
Сравнивая зависимости литературных показателей цвета и-В и В-У с результатами фотометрии наших снимков, можно прийти к заключению, что обе зависимости уверенно описываются линейной зависимостью с коэффициентом наклона 0.792 в случае показателя цвета и-В (рис. 13) и 0.795 - в случае В-У (рис. 14).
Как видно во второй колонке таблицы, блеск самых слабых отождествленных звезд на 3.5 зв.вел. слабее самой яркой звезды HD68779. Это дает возможность оценить степень нелинейности приемника при фотометрии хотя бы в таком случае, поскольку более детально нелинейность отклика ПЗС в данной работе не исследовалась. На рис. 15 показана зависимость инструментальной (некалиброван-ной) звездной величины фотометрируемых звезд от их ранее измеренного блеска в фильтре У. Видно, что эта зависимость на большей части графика имеет вид прямой с коэффициентом наклона 1.026 с увеличивающимся разбросом значений тышт для слабых звезд. Данный разброс может быть вызван ошибками, связанными с неполной калибровкой данных или остаточными эффектами «памяти» ПЗС.
Таблица 5
Результаты фотометрии выбранных звезд и литературные данные об их блеске
Звезда зв. вел. зв. вел. (ß-vu, зв. вел. (U-B), зв. вел. (в-п зв. вел.
TYC 485 9-1052-1 11.38 0.66 2.658 -0.497
HD 68779 9.1 0.01 0,03 2.943 -1.065
NGC2548BJG2570 11.82 2.875 0.168
BD -05е 2424 9.62 0,02 0.06 2.958 -1.030
NGC 2548 1392 12.35 -0,61 2.782 -0.856
BD-05е 2433 9.27 0.5 0,77 3.281 -0.173
BD -05° 2440 10.68 0.1 0.09 2.915 -1,035
BD-05е 2429 9.82 0.12 0.12 2.960 -0,935
NGC 2548 1266 11 0.14 0,17 2.981 -0.9+9
BD-05е 2430 9.03 0.25 0.52 3,1+1 -0,339
NGC 2548 132 + 11.15 0.49 2.810 0.090
BD-05е 2434 10.33 0.06 0.15 2.905 -0.927
NGC 2548 132 + 11.15 0.49 2.865 -0,882
NGC2548 1129 11.63 0,18 2.820 -0,708
BD-05е 2435 9.26 0,05 2.965 -0.993
BD-05е 2437 9.96 -0.01 0.04 2,86+ -1.069
NGC 2548 136+ 12.22 -0.25 2.898 -0.862
NGC 2548BJO 2890 12.62 1,177 2.709 -0.515
NGC 2548BJG 2394 2.994 -0.829
NGC 2 548 BJG 3424 2,550 -0.445
HD 6879+ 9.5+ 0.04 0,05 2.91 + -1,037
NGC 2548 1256 10.08 0.1 0,1 2.96+ -0.993
NGC254S12S1 10 0,03 0.02 2.921 -1.075
NGC 2548 1428 11.18 0.49 2,866 -0.884
NGC 2548BJG 2230 12.63 3,453 -0.143
[У
Рис. 13. Сравнение измеренных показателей цветаЦ-В
Рис. 14. Сравнение измеренных показателей цвета В^для отождествленных звезд скопления с литературными данными.
Ю
п
тг тав
12
13
Рис. 15. График зависимости инструментального блеска наблюдаемых звезд от их точного значения блеска в фильтре V согласно сведениям из базы данных
БЫВАВ
Заключение. Испытания ПЗС-камеры ApogeeAspen CG16M на фотометре телескопа Цейсс-1000 подтвердили соответствие ряда основных характеристик приемника, которые указаны производителем в документации к комплекту поставки. Нами не были сделаны полноценные исследования линейности отклика ПЗС-приемника, т.к. полученных серий изображений звездного поля оказалось не достаточно для численной оценки этой характеристики. Однако, даже в случае хороших показателей линейности, по итогам пробной фотометрии звезд в области рассеянного скопления M48 сложно рекомендовать камеру для фотометрических наблюдений, имеющих целью высокоточные научные исследования. Причина этого в первую очередь заключается в проблемах с получением снимков темнового тока. Измеренное значение темнового тока с увеличением экспозиции уменьшается, а на снимке остается характерная картина неравномерного распределения интенсивности, которая не устраняется полностью даже после предварительной обработки и калибровки «сырых» данных. Надо отметить, что указанный дефект изображения отсутствует, когда ПЗС используется в режиме с выключенным pre-flash. Поэтому, для фотометрических наблюдений ярких объектов с короткими экспозициями (десятки секунд) камеру можно ограниченно рекомендовать к использованию. А также однозначно можно рекомендовать данную ПЗС камеру для работы в составе спектральной аппаратуры на телескопах среднего класса.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Официальный сайт САО РАН. - http://www.sao.ru/.
2. Комаров В.В. Параметрический синтез наблюдательных систем // Сб. научных трудов 8-й Всероссийской научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика». - Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2017. - C. 150-155.
3. Мурзин В.А., Маркелов С.В., Ардиланов В.И., Афанасьева И.В., Борисенко А.Н., Иващен-ко Н.Г., Притыченко М.А., Митиани Г.Ш., Борисенко А.А., Вдовин В.Ф. Астрономические ПЗС-системы для 6-метрового телескопа БТА (обзор) // Успехи прикладной физики. - 2016. - Т. 4, № 5. - C. 500-506.
4. ПЗС-фотометр телескопа Цейсс-1000. - http://www.sao.ru/Doc-k8/Telescopes/small/CCD/.
5. Спектрограф UAGS. - http://www.sao.ru/Doc-k8/Telescopes/small/UAGS/.
6. Куде-эшелле спектрометр (CEGS) телескопа Цейсс-1000. - http://www.sao.ru/Doc-k8/Telescopes/small/ CEGS/cegs.html.
7. Andor an Oxford Instruments company. - https://andor.oxinst.com.
8. Steve B. Howell. Handbook of CCD Astronomy. - 2nd ed. - Cambridge University Press, 2006.
9. Филачев А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А. Современное состояние и магистральные направления развития современной фотоэлектроники. - М.: Физматкнига. 2010. - 128 с.
10. Цыцулин А.К. Телевидение и космос: учеб. пособие. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003. - 228 с.
11. Комаров В.В., Комаров А.В. Цифровые отечественные ПЗС-камеры для оптических телескопов // Прикладная физика. - 2008. - № 4. - C. 142-146.
12. Комаров В.В., Фоменко А.Ф. Статистические оценки фундаментальных ограничений на применение типовых ПЗС-камер в составе ТВ-подсмотров больших оптических телескопов // Астрофизический бюллетень. - 2007. - Т.62, № 1. - C. 102-116.
13. Комаров В.В. EM-CCD CCTV-камера - исследование по небесным объектам // Прикладная физика. - 2012. - № 2. - С. 99-103.
14. Комаров В.В. Методика оптимизации параметров телевизионных наблюдательных систем больших оптических телескопов // Мехатроника, автоматизация, управление.
- 2013. - № 7. - С. 47-52.
15. Fomenko A.F., Komarov V.V., Komarova V.N., Fomenko N.A. New ICCD guiding camera for the spectrograph UAGS of the telescope Zeiss-1000 // Bull. Spec. Astrophys. Obs. - 2003.
- Vol. 55. - P. 143-147.
16. Комаров В.В. Система мониторинга автоматизированного комплекса оптического телескопа Цейсс-1000 // Сб. трудов 7-й Всероссийской научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика» (ССПС-2015). - Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2015.
- C. 351-357.
17. Комаров В.В., Фоменко А.Ф., Шергин В.С. ТВ-система «Все небо» для мониторинга ночной облачности // Прикладная физика. - 2007. - № 5. - C. 130-134.
18. Березин В.В., Умбиталиев А.А., Фахми Ш.С., Цыцулин А.К., Шипилов Н.Н. Твердотельная революция в телевидении. - М.: Радио и связь, 2006. - 300 с.
19. Филачев А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А. Твердотельная фотоэлектроника. - М.: Физматкнига, 2012. - 368 с.
20. Aspen CG16M (High Performance Cooled CCD Camera System) Specification.
- http://www.andor.com/pdfs/specifications/Apogee_Aspen_CG16M_Specifications.pdf.
21. The KAF-16803 image sensor. - http://www.onsemi.com/pub/Collateral/KAF-16803-D.pdf.
22. Драбек С.В., Комаров В.В., Потанин С.А., Саввин А.Д., Москвитин А.С., Спиридонова О.И. Исследование качества оптической системы телескопа Цейсс-1000 с помощью датчика волнового фронта Шака-Гартмана // Астрофизический бюллетень. - 2017. - T. 72, № 2. - C. 227-238.
23. Каталог SIMBAD. - http://simbad.u-strasbg.fr/simbad.
REFERENCES
1. Ofitsial'nyy sayt SAO RAN [The official website of the SAO RAS]. Available at: http://www.sao.ru/.
2. Komarov V. V. Parametricheskiy sintez nablyudatel'nykh sistem [Parametric synthesis of observational systems], Sb. nauchnykh trudov 8-y Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii «Sistemnyy sintez i prikladnaya sinergetika» [Proceedings of the 8th all-Russian scientific conference "System synthesis and applied synergetics"]. Taganrog: Izd-vo YuFU, 2017, pp. 150-155.
3. Murzin V.A., Markelov S.V., Ardilanov V.I., Afanas'eva I.V., Borisenko A.N., Ivashchenko N.G., Pritychenko M.A., Mitiani G.Sh., Borisenko A.A., Vdovin V.F. Astronomicheskie PZS-sistemy dlya 6-metrovogo teleskopa BTA (obzor) [Astronomical CCD systems for 6-meter BTA telescope (review)], Uspekhi prikladnoy fiziki [Advances in applied physics], 2016, Vol. 4, No. 5, pp. 500-506.
4. PZS-fotometr teleskopa TSeyss-1000 [The CCD photometer of the telescope Zeiss-1000]. Available at: http://www.sao.ru/Doc-k8/Telescopes/small/CCD/.
5. Spektrograf UAGS [UAGS spectrograph]. Available at: http://www.sao.ru/Doc-k8/Telescopes/small/UAGS/.
6. Kude-eshelle spektrometr (CEGS) teleskopa TSeyss-1000 [Cude-echelle spectrometer (CEGS) telescope Zeiss-1000]. Available at: http://www.sao.ru/Doc-k8/Telescopes/small/ CEGS/cegs.html.
7. Andor an Oxford Instruments company. Available at: https://andor.oxinst.com.
8. Steve B. Howell. Handbook of CCD Astronomy. 2nd ed. Cambridge University Press, 2006.
9. Filachev A.M., Taubkin I.I., Trishenkov M.A. Sovremennoe sostoyanie i magistral'nye napravleniya razvitiya sovremennoy fotoelektroniki [Current state and main directions of development of modern photoelectronics]. Moscow: Fizmatkniga. 2010, 128 p.
10. Tsytsulin A.K. Televidenie i kosmos: ucheb. posobie [Television and space: a textbook]. Saint Petersburg: Izd-vo SPbGETU «LETI», 2003, 228 p.
11. Komarov V. V., Komarov A. V. TSifrovye otechestvennye PZS-kamery dlya opticheskikh teleskopov [Domestic digital CCD camera for optical telescopes], Prikladnaya fizika [Applied physics], 2008, No. 4, pp. 142-146.
12. Komarov V.V., Fomenko A.F. Statisticheskie otsenki fundamental'nykh ogranicheniy na primenenie tipovykh PZS-kamer v sostave TV-podsmotrov bol'shikh opticheskikh teleskopov [Statistical evaluation of the fundamental constraints on the use of standard CCD cameras consisting of TV posmotrev large optical telescopes], Astrofizicheskiy byulleten' [Astrophysical Bulletin], 2007, Vol. 62, No. 1, pp. 102-116.
13. Komarov V.V. EM-CCD CCTV-kamera - issledovanie po nebesnym ob"ektam [EM-CCD CCTV camera - the study of celestial objects], Prikladnaya fizika [Applied physics], 2012, No. 2, pp. 99-103.
14. Komarov V.V. Metodika optimizatsii parametrov televizionnykh nablyudatel'nykh sistem bol'shikh opticheskikh teleskopov [Methods of optimization of parameters of television observation systems of large optical telescopes], Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie [Mech-atronics, automation, control], 2013, No. 7, pp. 47-52.
15. Fomenko A.F., Komarov V.V., Komarova V.N., Fomenko N.A. New ICCD guiding camera for the spectrograph UAGS of the telescope Zeiss-1000, Bull. Spec. Astrophys. Obs., 2003, Vol. 55, pp. 143-147.
16. Komarov V.V. Sistema monitoringa avtomatizirovannogo kompleksa opticheskogo teleskopa TSeyss-1000 [Monitoring system of the automated complex of the optical telescope Zeiss-1000], Sb. trudov 7-y Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii «Sistemnyy sintez i prikladnaya sinergetika» (SSPS-2015) [Proceedings of the 7th all-Russian scientific conference "System synthesis and applied synergetics" (SSPS-2015)]. Taganrog: Izd-vo YuFU, 2015, pp. 351-357.
17. Komarov V.V., FomenkoA.F., Shergin V.S. TV-sistema «Vse nebo» dlya monitoringa nochnoy oblachnosti [TV system "All sky" for monitoring night clouds], Prikladnaya fizika [Applied physics], 2007, No. 5, pp. 130-134.
18. Berezin V.V., Umbitaliev A.A., Fakhmi Sh.S., Tsytsulin A.K., Shipilov N.N. Tverdotel'naya revolyutsiya v televidenii [Solid-state revolution in television]. Moscow: Radio i svyaz', 2006, 300 p.
19. Filachev A.M., Taubkin I.I., Trishenkov M.A. Tverdotel'naya fotoelektronika [Solid-state photoelectronics]. Moscow: Fizmatkniga, 2012, 368 p.
20. Aspen CG16M (High Performance Cooled CCD Camera System) Specification. Available at: http://www.andor.com/pdfs/specifications/Apogee_Aspen_CG16M_Specifications.pdf.
21. The KAF-16803 image sensor. Available at: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/KAF-16803-D.pdf.
22. Katalog SIMBAD [The SIMBAD catalog]. Available at: http://simbad.u-strasbg.fr/simbad.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор И.М. Першин.
Комаров Владимир Владимирович - Специальная астрофизическая обсерватория РАН (САО РАН); e-mail: [email protected]; поселок Нижний Архыз Зеленчукского района КЧР, Россия, 369167; тел.: 89283838300; к.т.н.; научный сотрудник САО РАН; руководитель Группы инженерного обеспечения наблюдений Лаборатории обеспечения наблюдений САО РАН.
Семенко Евгений Алексеевич - e-mail: [email protected]; тел.: 89288104861; к.ф.-м.н.; старший научный сотрудник Лаборатории исследований звездного магнетизма САО РАН.
Komarov Vladimir Vladimirovich - The Special Astrophysical Observatory of the Russian Academy of Sciences (SAO RAS); e-mail: [email protected]; Nizhnij Arkhyz, Zelenchukskiy region, Karachai-Cherkessian Republic, 369167, Russia; phone. +79283838300; cand. of eng. sc.; research scientist Observations Support Laboratory; head of the Observations Support Group.
Semenko Eugene Alexeevich - e-mail: [email protected]; phone: +79288104861; cand. of phis.-math. sc.; senior research scientist Laboratory for the Stellar Magnetism Study.
УДК 534. 222. 2 DOI 10.23683/2311-3103-2018-7-46-55
В.В. Гривцов
ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ В СФЕРИЧЕСКИ СХОДЯЩЕЙСЯ ЗВУКОВОЙ ВОЛНЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ
Одно из направлений использования параметрических излучателей звука - проведение гидроакустических измерений. В работе приводятся результаты экспериментальных исследований процессов нелинейного взаимодействия акустических волн для слабовогнутого преобразователя накачки параметрической антенны. Исследованы амплитудные и фазовые характеристики звукового поля фокусирующих преобразователей накачки, использующиеся в параметрических антеннах. Интерес также представляет наличие фокуса, где происходит трансформа-
