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Linealidad de la CCD Luna-QHY9

Posted on June 6, 2009 at 2:25 PM

Para realizar astrometría, y en especial fotometría, es necesario conocer el rango de linealidad de la cámara que estamos empleando, es decir, en qué zona de su comportamiento la respuesta es proporcional al tiempo de exposición.


La linealidad del chip de la CCD se refiere a su comportamiento respecto a la luminosidad del objeto a medir, pero lo que haremos será sustituir dicha luminosidad por una duración temporal cada vez mayor de la fuente de luz, que es lo más cómodo.


Para ello es preciso realizar un ensayo en el que, para exposiciones cada vez mayores, midamos el número de cuentas del chip, y anotemos en una gráfica su comportamiento.


El ensayo consiste en hacer tomas "flats", cada vez de mayor exposición, con una caja de "flats", lámina electroluminiscente, etc. y medir el valor medio de los píxeles en una zona significativa del chip, en especial si su tamaño es considerable. Las tomas deben calibrarse con los "darks" correspondientes.


Entrando en materia:


1.- He realizado el ensayo con mi nueva cámara Luna-QHY9 :), que posee el chip de Kodak KAF 8300, monocromo, con 3336x2496 píxeles efectivos, cada uno cuadrado de 5.4 micras de lado, y que admite una refrigeración de 50 grados centígrados por debajo de la temperatura ambiente; en este caso he refrigerado a la temperatura de -30 ºC. La ganancia empleada ha sido del 50% y el "offset" del 105%.


2.- Para cada tiempo de exposición, he efectuado 5 tomas, que he calibrado con un "master dark" de la misma duración y temperatura, y he promediado usando el valor medio de cada píxel. Este es un ejemplo de las tomas realizadas:






3.- He medido el valor medio de los píxeles en una zona rectangular central del chip, la misma en todas las tomas (ADUm).






4.- He representado dicho valor en función del tiempo de exposición. Como se aprecia en el gráfico, en nuestro caso, obtenemos una recta, casi hasta el final de las cuentas.






5.- Por último, he dividido las cuentas entre la exposición, y he representado, en función de las cuentas, dicho cociente. Aquí se puede observar cómo, según se van llenando los pocillos, aumenta la "dificultad" de estos por retener electrones, y, por tanto, la recta no es horizontal, sino que cae levemente. Y al inicio se manifiesta una pérdida de linealidad, probablemente debido al obturador.







Para evaluar el grado de linealidad, que, aparentemente es elevado en esta cámara, podemos hacer los siguientes cálculos; por ejemplo, para los valores de las cuentas correspondientes a 50 y 100 segundos, si se tratara de dos estrellas con esas cuentas, la diferencia de magnitud sería de:

 

M1=2.5 log(45851/23452) = 0.7279

 

La diferencia teórica entre dos estrellas una el doble de brillante que la otra sería:


M2=2.5 log(2) = 0.7525

 

Por consiguiente, la incertidumbre en la medida de las magnitudes de esas estrellas con esta cámara sería de M2-M1=0.025 magnitudes, valor muy pequeño.


Para finalizar, quiero dar a Julio Castellano las gracias por su ayuda en la realización de este ensayo. En el artículo que se puede encontar en:


http://www.astrosurf.com/cometas-obs/_Articulos/analisis_st7/analisis_st7.htm


explica la forma de ensayar la linealidad de una CCD, con el ejemplo de una cámara ST-7de SBIG, con el chip KAF 0400E.


Actualización a 31/12/2011:


Después del cambio del chip de la cámara he efectuado un nuevo ensayo de linealidad, esta vez con ganancia del 33% y offset del 99%. Adjunto el resultado, similar al anterior.

 


 

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