ดาราศาสตร์ภาคพื้นดินยังคงเป็นแนวหน้าของภารกิจของเราเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลให้มากขึ้น ในขณะที่สามารถมองเห็นเทห์ฟากฟ้าจำนวนมากในท้องฟ้ายามค่ำคืนด้วยความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ สัญญาณมักจะแผ่วเบาเมื่อมาถึงเราบนโลกนี้ ดังนั้น กล้องโทรทรรศน์แบบออปติกจึงต้องติดตั้งเครื่องตรวจจับแสงที่รวมความไวสูง แปลงโฟตอนที่เข้ามาเป็นการวัดทางไฟฟ้าให้ได้มากที่สุดเท่า
ที่จะเป็นไปได้
โดยมีสัญญาณรบกวนน้อยที่สุด เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ตัวเลือกของอุปกรณ์ตรวจจับคืออุปกรณ์คู่การชาร์จ (CCD) ซึ่งรวมเอาประสิทธิภาพควอนตัมที่มากกว่า 95% ไว้ในการทำงานที่มองเห็นได้เข้ากับการทำงานที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ CCD ก็คือการได้รับแสงจากด้านหลัง
ซึ่งหมายความว่าโฟโตไดโอดที่ใช้ในการแปลงโฟตอนที่เข้ามาเป็นโฟโตอิเล็กตรอนนั้นอยู่ในตำแหน่งด้านหน้าของวงจรไฟฟ้า วิธีนี้จะเพิ่มพื้นที่ว่างสำหรับการจับภาพโฟตอน และยังช่วยให้ระบายความร้อนจากด้านหลังของเซ็นเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อลดการสะสมของสัญญาณรบกวนความร้อน
ระหว่างการเปิดรับแสงนาน ซึ่งอาจอยู่ได้นานหลายนาทีหรือนานกว่านั้น อย่างไรก็ตาม CCD มีข้อจำกัดที่สำคัญในช่วงเวลาที่เร็วขึ้น ซึ่งจำเป็นมากขึ้นในการสังเกตกระบวนการแบบไดนามิกหรือเพื่อให้สามารถวิเคราะห์อย่างรวดเร็วสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น เลนส์แบบปรับได้ “โดยปกติแล้ว
จะมีโหนดอ่านข้อมูลเพียงโหนดเดียว” หัวหน้าเจ้าหน้าที่เทคโนโลยีของ อธิบาย “เมื่อสิ้นสุดการเปิดรับแสงทุกครั้ง โฟโตอิเล็กตรอนที่สร้างขึ้นในแต่ละพิกเซลจะต้องเลื่อนผ่านเซ็นเซอร์เพื่อไปยังโหนดการอ่านข้อมูล ซึ่งจะทำให้ความเร็วในการอ่านข้อมูลช้าลง” เวลาในการอ่านข้อมูลเร็วขึ้นสามารถทำได้
โดยการวัดโฟโตอิเล็กตรอนที่รวบรวมไว้ด้วยกันเมื่อสิ้นสุดการรับแสงแต่ละครั้งด้วยตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลความเร็วสูง (ADC) แต่สิ่งเหล่านี้สามารถทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในการอ่านข้อมูลในระดับสูงได้ แม้จะมีอัตรา ADC สูง เวลาในการอ่านข้อมูลนานก็เป็นปัญหาเฉพาะสำหรับเครื่องตรวจจับพื้นที่
ขนาดใหญ่
ที่มีพิกเซลจำนวนมาก (4k x 4k หรือสูงกว่า) ตั้งแต่วินาทีไปจนถึงหลายสิบวินาทีปัญหาอีกประการหนึ่งสำหรับ CCD ฟูลเฟรมที่ใช้โดยทั่วไปในดาราศาสตร์คือบานเกล็ดเชิงกลที่ใช้ปิดกั้นแสงที่ส่องเข้ามาระหว่างการอ่านค่า ชัตเตอร์เชิงกลเหล่านี้มีอายุการใช้งานจำกัดและจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง
เมื่อใช้งานกล้องหนัก ซึ่งอาจเป็นปัญหาสำหรับหอดูดาวระยะไกลที่การบำรุงรักษาอาจทำได้ยาก นอกจากนี้ การเปิดและปิดชัตเตอร์เชิงกลค่อนข้างช้า ทำให้อัตราเฟรมลดลง และสร้างข้อผิดพลาดเชิงปริมาณสำหรับระยะเวลาเปิดรับแสงที่สั้นลง ปัญหาเหล่านี้บางส่วนได้รับการแก้ไขแล้วผ่านการเปิดตัว
แบบทวีคูณของอิเล็กตรอน ซึ่งใช้การขยายสัญญาณบนชิปเพื่อเพิ่มสัญญาณที่สัมพันธ์กับสัญญาณรบกวนที่อ่าน EMCCD สามารถตรวจจับสัญญาณที่อ่อนกว่า CCD แบบเดิมมาก และยังสามารถทำงานได้ที่อัตราเฟรมที่สูงขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับการจับภาพวิวัฒนาการของเหตุการณ์ไดนามิก
ยิ่งไปกว่านั้น จำนวนมากยังติดตั้งบานประตูหน้าต่างอิเล็กทรอนิกส์ที่เร็วและแม่นยำกว่ารุ่นกลไก “ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ยังช่วยลดเวลาตายระหว่างที่กล้องไม่สามารถตรวจจับแสงที่เข้ามาได้” กล่าวเสริม “จะเปลี่ยนโฟโตอิเล็กตรอนที่ตรวจพบไปยังพื้นที่จัดเก็บเฟรมเมื่อสิ้นสุดการเปิดรับแสง
แต่ละครั้ง ซึ่งทำให้การรับแสงครั้งต่อไปเริ่มต้นขึ้นในขณะที่กำลังอ่านสัญญาณออกจากพื้นที่จัดเก็บ”แม้จะมีข้อได้เปรียบของ EMCCD แต่ธรรมชาติของกระบวนการขยายสัญญาณบนชิปแบบสุ่มจะสร้างสัญญาณรบกวนส่วนเกินที่จำกัดความไวโดยรวมเมื่อถ่ายภาพวัตถุที่สว่างกว่า
โดยทั่วไปเมื่อสัญญาณมีมากกว่าโฟตอนต่อพิกเซลไม่กี่โฟตอน การตอบสนองอัตราขยายที่ซับซ้อนยังทำให้การรับการวัดเชิงปริมาณที่เชื่อถือได้ทำได้ยากขึ้น ซึ่งจำกัดการใช้งานสำหรับการใช้งานทางดาราศาสตร์บางอย่าง ดังที่กล่าวถึงในรายละเอียดเพิ่มเติมในบทความ “ประเภทของเซ็นเซอร์กล้อง “
วิสัยทัศน์
ทางเลือกในขณะที่ ยังคงเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมสูงสุดสำหรับดาราศาสตร์ภาคพื้นดิน เซ็นเซอร์ภาพซึ่งใช้เทคโนโลยี แบบดั้งเดิมในปัจจุบันเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้ “เซ็นเซอร์ภาพ โดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับดาราศาสตร์ เนื่องจากเซ็นเซอร์รับแสงจากด้านหน้า และมีความไวน้อยกว่า
และมีสัญญาณรบกวนมากกว่า “แต่ชิปอิมเมจ ที่ล้ำหน้ากว่านั้นกำลังเกิดขึ้นใหม่เพื่อแข่งขันกับประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็เอาชนะข้อจำกัดทั่วไปของเทคโนโลยีเหล่านี้ด้วย”หนึ่งในความก้าวหน้าครั้งใหญ่คือการเปิดตัวเซ็นเซอร์ แบบรับแสงด้านหลัง ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพควอนตัม
ยังสามารถนำเสนอช่วงไดนามิกที่กว้าง ซึ่งทำให้สามารถตรวจจับวัตถุทางดาราศาสตร์ที่จางได้ในขอบเขตการมองเห็นเดียวกันกับวัตถุที่สว่างกว่า โดยไม่ลดทอนความเร็วในการอ่านข้อมูล โดยทั่วไปทำได้โดยการสุ่มตัวอย่างสัญญาณหลาย ๆ ครั้งที่เกนสูงและต่ำ แต่ในการออกแบบหลาย ๆ แบบ
การอ่านค่าเกนสูงและต่ำจะต้องดำเนินการในโหมดที่แตกต่างกันเพื่อลดเสียงรบกวนในการอ่าน สิ่งนี้ทำให้เกิดรูปแบบเสียงที่แตกต่างกันสองแบบ และเมื่อรวมกันแล้วจะเกิดสิ่งประดิษฐ์ที่จำกัดความแม่นยำในการวัดมากกว่า 90% ในช่วงที่มองเห็นได้ การออกแบบ ดังกล่าวยังมีความไวมากกว่า
ยังมีบานเกล็ดอิเล็กทรอนิกส์ที่แม่นยำเพื่อให้ถ่ายภาพได้ต่อเนื่องโดยไม่สูญเสียข้อมูล อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว พวกมันใช้ประโยชน์จากม่านม้วน ซึ่งการรับแสงและการอ่านค่าจะดำเนินการผ่านเซ็นเซอร์ทีละแถว แทนที่จะใช้โกลบอลชัตเตอร์ ซึ่งจะอ่านและรีเซ็ตพิกเซลตัวตรวจจับทั้งหมด
แนะนำ ufaslot888g
