1 / 25

CCD kamery a jejich použití v astronomii

CCD kamery a jejich použití v astronomii. Lukáš Král. Kde se vzalo CCD. zkratka Charge Coupled Devices (nábojově vázané prvky) polovodičová matice přeměňující světlo na elektrický náboj vznik v 70. letech 20. stol., původně jako paměťová zařízení

saul
Download Presentation

CCD kamery a jejich použití v astronomii

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. CCD kamerya jejich použití v astronomii Lukáš Král

  2. Kde se vzalo CCD • zkratka Charge Coupled Devices (nábojově vázané prvky) • polovodičová matice přeměňující světlo na elektrický náboj • vznik v 70. letech 20. stol., původně jako paměťová zařízení • vysoká účinnost (až 90%) => dnešní 15 cm dalekohled s CCD kamerou se vyrovná 1 m dalekohledu s fotografickou deskou ze 60. let

  3. Princip CCD • dopad fotonu na křemíkovou destičku vyvolá uvolnění elektronu • elektrony drženy vnějším elektr. polem v místě svého původu (v daném pixelu) • po skončení se změří počet elektronů v každém pixelu – úměrný intenzitě světla • přenos dat do počítače –> obrázek

  4. Astronomické CCD kamery • kvalitnější CCD čipy než v digitálních fotoaparátech, velmi malý tepelný šum • firma SBIG – průkopník CCD kamer pro astroamatéry, u nás nejrozšířenější, kamery ST-4 až ST-10 • Meade (kamery Pictor) – levnější alternativa, méně kvalitní software • Apogee, Audine, webkamery apod.

  5. Co je uvnitř? • samotný CCD čip (ST-7: 6,9 x 4,6 mm, 765 x 510 pixelů o velikosti 9 mikrometrů) • elektronika pro ovládání čipu, digitalizaci obrazu a komunikaci s počítačem • mechanická závěrka – ne u všech kamer! • chlazení – dříve kapalný dusík, dnes hlavně Peltierův článek (–> velký odběr proudu) • desikant – vysoušecí látka; nebo vakuum • někdy otočné kolo (karusel) s barevnými filtry

  6. CCD čip

  7. Pořizování astronomických snímků • vychladit před pozorováním (běžně 30 stupňů pod okolní teplotu; problémy s námrazou) • nastavit správně čas v počítači!! • úzké zorné pole => nutné přesně zcentrovat s hledáčkem, jinak nic nenajdeme • režim Focus („video“) – nastavení objektu do středu zorného pole • pořízení zkušebního snímku –> odhad vhodné expoziční doby • pořízení korekčních snímků (dark, flat) • vlastní snímkování objektu (skládání/barevné filtry)

  8. Korekční snímky – dark frame • dark frame (temný snímek) – při stejné teplotě a expozici jako normální snímek, ale se zakrytým objektivem => jen šum • odečte se v počítači od normálního snímku–> odstranění zejména tzv. horkých pixelů • pozor na boční světlo

  9. Korekční snímky – flat field • flat field – korekce na různou citlivost jednotlivých pixelů, vinětaci dalekohledu a nečistoty na čipu • pořídí se nasnímáním rovnoměrně osvětlené bílé plochy – nejlépe zakrýt objektiv průsvitným papírem a namířit soumrakovou oblohu • musí být hodně nasycený (omezení šumu), často se průměruje několik flat fieldů • světlý snímek se flat fieldem vydělí a poté se znovu vynásobí konstantou • pořídit dobrý flat field je umění, špatný flat field snímek naopak pokazí

  10. Příklad flat fieldu (ostravská SBIG ST-7)

  11. Příklad zpracování obrázkuŘasová mlhovina v Labuti, SBIG ST-7, Ostrava 1) surový světlý snímek

  12. Příklad zpracování obrázkuŘasová mlhovina v Labuti, SBIG ST-7, Ostrava 2) odečten dark frame

  13. Příklad zpracování obrázkuŘasová mlhovina v Labuti, SBIG ST-7, Ostrava 3) upraven jas a kontrast

  14. Příklad zpracování obrázkuŘasová mlhovina v Labuti, SBIG ST-7, Ostrava 4) poděleno flat fieldem

  15. Příklad zpracování obrázkuŘasová mlhovina v Labuti, SBIG ST-7, Ostrava 5) sečteno dohromady 8 snímků celková doba expozice: 8 x 3 = 24 minut

  16. Barevné snímky • snímáme přes barevné filtry (RGB) a výsledné snímky zkombinujeme do jednoho barevného (speciálním programem) M 27 „Činka“ SBIG ST-7 teleobj. 9 cm exp. 3x2x3 min HaP Ostrava

  17. Jas a kontrast • neboli brightness/contrast, range/offset, low/high threshold apod. • nejedná se o úpravu samotného snímku, ale pouze o nastavení jeho zobrazení na monitoru • 16-ti bitová kamera rozliší 65536 odstínů šedi (intenzit světla), kdežto oko jen několik set • => musíme si ze snímku „vytáhnout“ jen tu oblast intenzit, ve které je to, co nás zajímá

  18. CCD fotometrie • měření jasnosti hvězd (komet, planetek, ...) CCD kamerou • pořízení série snímků hvězdného pole • zpracování fotometrickým softwarem: • odečtení darku, podělení flatem • automatické rozpoznání hvězd • automatické změření instrumentálních jasností hvězd (součet intenzity pixelů v urč. oblasti mínus intenzita pozadí, přepočet na magnitudy) • spočtení rozdílu proměnná – srovnávačka –> relativní (diferenciální) fotometrie • známe přesnou jasnost srovnávačky a korekce daného přístroje –> absolutní fotometrie

  19. Příklad CCD světelné křivkyProjekt Eridanus, HaP J. Palisy Ostrava

  20. Software • CCDOPS – pro kamery SBIG, snímání i základní zpracování, DOS i Win verze, zdarma na www.sbig.com • Iris – skvělý a stále se zlepšující program pro pokročilé zpracování snímků, umí i jednoduchou astrometrii a fotometrii, Windows, zdarma na http://www.astrosurf.com/buil/us/iris/iris.htm • Munipack – automatická fotometrie, Linux/DOS/Windows, zdarma na http://munipack.astronomy.cz • GIMP – univerzální program pro práci s obrázky (jako Photoshop), zdarma pro všechny platformy

  21. CCD versus klasická fotografie • Přednosti CCD: • vysoká citlivost –> kratší expozice menším dalekohledem • přímo digitální snímky –> ihned je vidět výsledek, snadné zpracování na PC, možnost skládání mnoha kratších expozic • ideální pro fotometrii a astrometrii, automatické snímkování i zpracování • Nevýhody CCD • vyšší cena kamery (ale zase malé provozní náklady) • malý čip => malé zorné pole • nutnost kvalitní montáže i dalekohledu • nutnost mít u dalekohledu počítač pro ovládání CCD

  22. Stránky o CCD pozorování v Ostravě: http://ostrava.astronomy.cz/ M 101 „Vírová“ SBIG ST-7 teleobj. 9 cm 5x2 + 6x3 min HaP Ostrava

More Related