天文学家在2015年首次发现了距离地球大约3.3亿光年的蜻蜓44星系,它差不多完全由暗物质构成。而发现这一神秘暗星系的望远镜则是由多伦多大学研制的“蜻蜓远摄阵列”,它是一台基于多镜头阵列设计的折射式望远镜,可以用来观察表面亮度极低的天体,之所以叫蜻蜓阵列,是因为模仿了蜻蜓的复眼结构,能够避免不必要的光干涉。
蜻蜓远摄阵列最初由3枚佳能EF 400mm f/2.8L IS II镜头组成,后升级至10枚,到2016年已经发展到48枚镜头,这台望远镜并没有采用佳能传感器,而是将这些镜头安装在SBIG主动冷却式CCD天文相机STT-8300M上面,该系统在2013年投入使用。
正是借助这台由佳能镜头组成的蜻蜓远摄阵列,科学家们于2015年发现了一个从未发现过“暗星系”,该星系最终被命名为“蜻蜓44星系”。
而今人们可以使用智能机或者摄像头来进行业余天文摄影,但是今天我们要介绍的这款相机,对于这一消遣爱好有着特殊功能——主动冷却相机。来自圣巴巴拉成像集团(Santa Barbara Imaging roup)的新型STT-8300M天文相机就是一个典型。
STT-8300M的许多特点使得它成为一个理想的天文摄影相机,它是CCD热点冷却相机的典型代表。它配有USB 2.0和以太网数据传输功能,一个内部图像缓冲器,快速成像功能(在不到一秒的时间内读出的一个8.3万像素的图像),热电冷却,和滤光轮自动引导选项功能。
CCD相机的核心部件是传感器,SBIG采用黑白版本的柯达KAF-8300CCD图像传感器芯片,这一芯片业也是天文摄影中最流行之一。传感器的活动区域大约是18x13.5mm,约3326 x2504像素阵列,8.3百万像素。每个像素可测量到5.4平方微米的面积,这与 f/10 望远镜的分辨率正好匹配。
KAF-8300成像传感器在光性能方面也很受好评。在感光胶片的时代,一百个光子有一个光子就会导致胶片变黑,长时间的曝光会使胶片几乎没有效果。相比,KAF-8300的量子率是55~60%,约超过一半的量子在撞击传感器时产生一个光电子,形成图像。换句话说KAF-8300收集光子形成最终图像的速度是感光胶片方式的100倍。
成像的KAF-8300单色成像芯片
STT-8300M相机的体积是4.9×4.9×2.9英寸(1.4×12.4×7.4cm),重2.7英镑(1.2kg),它配有一个彩色自动滤光轮,滤光轮在曝光过程中为望远镜在自动调整引导提供了额外的CCD感应。
加上这个彩色滤光轮,相机的厚度大约是5英寸,总重量为5.2磅(2.4公斤),这一大物搭在望远镜目镜上无疑太重了(通常望远镜目镜重1磅左右)。
STT-8300M 可以安装在固定在一个赛格林望远镜周围的后方,但这需要在一个齿条和齿轮聚焦器之间有一个支持点。
除了一个坚固平稳站立能力和良好的电子性能,高性能的CCD相机还需要一个良好的冷却系统来降低暗电流。STT-8300M拥有两级散热系统,这种冷却系统可以降低KAF-8300图像芯片温度到地于环境温度的55°C。STT-8300M有两种方式来冷却热端获得最大的性能。通常有一组内部风扇CCD降温,如果需要更多的冷却,STT-8300M还可以进行水降温。用比周围环境温度更低的水,水冷却法将更有效地降低CCD的温度至周围温度之下。
STT-8300M另外一大特点是机械快门的设计,为每个像素成像提供同等的曝光时间,这对于获取精确的黑色区域提高了可能,提高了形成最终图像对比性。通过自动滤光轮,相机在维护天体成像精确定位中能够进行反馈控制。
AO-8T 光学系统可以增加到STT-8300M相机中提高图像清晰度,下面是对比图。
锐化接近的双星图(右边为使用A0-8T,左边未使用自适应光学)
STT-8300M可以通过USB 2.0 或以太网与控制电脑通信,显然,两种方式都可以实现与电脑的大数据传输。STT-8300M还拥有web服务器,你完全可以与一个载有标准智能浏览器相机通信。
当把这些功能加在一起的时候,你会感觉到SBIG的STT-8300M将会是一个进行高端业余天文摄影非常受欢迎的新增设备,这里的‘高端’是指在价格和性能上。因为,STT-8300M 的基本售价是3695美元,加上所有配件后成本将达到近7000美元。
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