PI 1300B CCD 


 

使用模式

PI 1300 有

2 Output amplifier Low Noise, High Capacity 不同Amplifier讀出方向相反,在WinView32/Amplifier=Low Noise讀出為正像,Amplifier=High Capacity讀出為左右相反的鏡像)

2 ADC1MHz, 50kHz

3 Gain Setting Low, Med, High

2 x 2 x 3=12種模式可設定。效果都不一樣,測試及使用時需注意是哪一模式。

用原廠WinView32程式測試如下,

PI1300B CCD+WinView32+Acquire Background (0sec)

Amplifier

ADC Rate

Analog Gain

Remark

Low Noise

High Capacity

Fast

(Rate=1MHz)

Slow

(Rate=50kHz)

Low

(Avg/sigma)

Medium

(Avg/sigma)

Hign

(Avg/sigma)

 

V

 

 

V

85.2383/1.7853

85.029/1.77431

84.9398/1.61031

88.5475/2.85781

88.4039/3.00541

88.4526/3.7295

95.5172/5.72478

95.5519/7.8511

95.5872/5.22079

1340x1300

V

 

V

 

92.5748/4.45759

93.3599/4.4957

93.2016/4.49299

402.17/10.6322

402.058/10.6291

402.063/10.6262

865.052/20.044

864.98/20.036

865.472/20.0503

1340x1300

V

 

V

 

92.9503/1.60297

93.7375/1.63399

93.5787/1.64218

402.989/2.53057

402.877/2.5271

402.882/2.5260

866.625/4.6442

866.551/4.65463

867.044/4.65002

1300x1300

(*trim X=0~40)

 

V

 

V

81.9033/1.81194

82.0248/1.62123

82.0752/1.52285

82.8068/2.88488

82.8164/2.79147

82.77/2.75822

83.7796/5.63142

83.7009/3.93696

83.6946/3.53639

1340x1300

 

V

V

 

52.1848/3.74383

53.7651/3.80467

53.9106/3.80762

250.213/10.1662

250.522/10.1701

250.836/10.1805

532.944/19.2689

534.117/19.2857

534.704/19.2888

1340x1300

 

V

V

 

52.5837/1.52096

54.1685/1.53423

54.3142/1.53384

251.158/2.25193

251.46/2.24267

251.782/2.25132

534.752/4.12849

535.927/4.13451

536.515/4.13011

1300x1300

(*trim X=0~40)

*注意在 1MHz ADC快速讀出模式時, X=0 ~ 40 訊號有偏低問題,如下圖所示。在以上測試中若 trim掉 X=0~40有問題的區域則SN明顯變好。


 Bias

10C 高溫下讀出的 Bias有明顯的Dark效應,較晚讀出的 pixels 值偏高。

 


Bias的 FFT影像可以檢查 Bias是否均勻,
AP8 Bias
=>很均勻

FFT of AP8 Bias
=>只有中央一個點

PI1300B Bias
Slow Speed mode (16b/1000ns, [Gain#0])

FFT of  PI 1300B Bias
=>中央有一條線,表示有不均勻區域

=>檢查可發現 X=0 ~ 2 lines值偏低

FFT of  PI 1300B Bias (扣掉X=0~2 line就很好)

FAST Speed mode (16b/20000ns, [Gain#0])
=>
X=0 ~ 40 訊號異常 gradient

FFT of PI 1300B
=>=>中央十字,表示有不均勻區域

=>檢查可發現 X=0~40 lines異常

FFT of PI 1300B(扣掉X=0~40 line就很均勻)


CCD控制軟體

由於CCD原廠軟體 WinView32不支援天文用的 FITS格式,header格式也不符合天文使用。所以實際觀測是採用 MaxIm-DL軟體,奇怪的是使用模式也少了好幾種。MaxIm-DL是透過 Roper PVCAM driver控制CCD,在PVCAM v2.6.5.1出現四種Speed Table選項(16b/20000ns, 16b/1000ns, 16b/20000ns, 16b/1000ns,測試發現名稱雖兩兩相同但實質卻不同 ,前後兩組出來的影像是左右相反的),而 Gain Setting則只有[Gain#0]一種。在不同作業系統Win2000ProWin98SE 測試基本上一致。

Speed Table Test (MaxIm-DL+PVCAM v 2.6.5.1.)

MaxIm-DL

/[Gain#0] (Low?)

Speed Table

BIAS

(Avg/sigma)

60sec DARK

(Avg/ sigma)

Image

Amplifier*

Remark

S1

16b/20000ns

(50kHz) Slow

84/1.687

85/1.608

85/3.707

85/2.188

Low Noise?

(S1S3)

/

S2

16b/1000ns

(1MHz) Fast

77/3.984

79/4.038

72/4.312

71/3.89

Low Noise?

(S2S4)

 

(trim x=0~40)

S3

16b/20000ns

(50kHz) Slow

82/1.609

82/1.552

82/2.23

82/2.053

鏡像

High Capacity?

 

S4

16b/1000ns

(1MHz) Fast

41/3.33

41/3.369

36/3.261

36/3.353

鏡像

High Capacity?

BIAS>60sec DARK

(trim x=0~40)

* Low Noise, High Capacity兩種不同 amplifier mode影像互為左右相反鏡像。

在Win98SE下測試時曾一度出現兩種 Gain Setting,但 reboot後又回到原來狀況。

[Gain#0] 16b/20000ns, 16b/1000ns
[Gain#1] 16b/20000ns, 16b/1000ns

MaxIm-DL在 PI 1300B CCD曝光完畢後,常不會 downloading結果。更新 PVCAM至 v2.6.7後,狀況有改善(但問題仍偶會出現,尤其是在高速ADC模式下)。MaxIm-DL+PVCAM v2.6.7結果卻只剩下 Speed Table選項(16b/20000ns, 16b/1000ns) 一種Gain Setting = [Gain#0]尚待實測 Amplifier, Gain之對應。


嚴重周邊減光

應為受35mm直徑shutter or flange (adapter)開口太小遮蔽所致,

 解決方法為更換大口徑 shutter及 adapter


SARS

Fog!!!  因天文觀測為開放空間,當工作環境過於潮濕(70%-90%),CCD降溫後,無法適時的將濕氣排除時,水氣就會附著於window鏡面上。解決之道是利用氮氣來Purge CCD 鏡面,將多餘的空氣及水氣排出,當純氮氣存在於CCD鏡面即能排除結露的問題。做法是將現有的CCD Mount 旁邊多裝個氣管接頭讓氮氣進入。

Dark

PI 1300B CCD Dark test 

Speed1 = Slow Speed mode
(=16b/20000ns=16bit/50kHz)


[2003/5/17 19:35 "/Graph1" (2452776)]
Linear Regression for STATISTICS_Mean:
Y = A + B * X

Parameter     Value             Error
------------------------------------------------------------
A                 82.89211       0.10534
B                 0.00703         7.74647E-5
------------------------------------------------------------

R                 SD             N     P
------------------------------------------------------------
0.99958     0.26712       9     <0.0001
------------------------------------------------------------

Characterize CCD Camera

Bias Frame: O:\20030517\speed1\bias\bias20030517s1-008bia.fit
Flat-Dark Frame: O:\20030517\speed1\dark\bias20030517s1-012d1.fit
Flat Frame #1: O:\20030517\speed1\flat\flat20030517s1-049v.fit
Flat Frame #2: O:\20030517\speed1\flat\flat20030517s1-048v.fit
Conversion Factor = 1.97 electrons/ADU
Readout Noise = 4.21 electrons RMS

=>Dark current@-50C: 0.00703x 1.97= 0.01385 e-/p/s

 

SPEED2

 

[2003/5/18 03:22 "/Graph1" (2452777)]

Linear Regression for STATISTICS_Mean:

Y = A + B * X

Parameter     Value                Error
------------------------------------------------------------
A                 347.61208        0.48823
B                  0.01383           1.99181E-4
------------------------------------------------------------

 R                  SD           N     P
------------------------------------------------------------
0.99896       1.40709    12    <0.0001
------------------------------------------------------------


Advanced CCD Camera Characterization

PI1300B CCD -50C

Integration_Time  Mean_PV  Variance  Count Rate
            
0.5     18.0     14.8        36.0 
            
1.0     40.0     27.6        40.0 
            
2.0     75.0     41.8        37.5 
            
3.0    120.0     64.8        40.0 
            
4.0    151.0     91.8        37.8 
            
5.0    203.0    115.1        40.6 
            
6.0    229.0    131.7        38.2 
            
9.0    368.0    188.0        40.9 
           
12.0    456.0    282.1        38.0 
           
15.0    600.0    356.1        40.0 
     
      20.0    767.0    460.7        38.4 
           
25.0    990.0    588.3        39.6 
           
30.0   1167.0    699.0        38.9 
           
45.0   1761.0   1014.6        39.1 
           
60.0   2392.0   1311.8        39.9 

           
80.0   3064.0   1734.9        38.3

CCD Transfer Curve

[2003/5/18 03:44 "/Graph2" (2452777)]

Linear Regression for STATISTI_Variance:

Y = A + B * X

Parameter  Value        Error
------------------------------------------------------------
A              9.02166    6.67187
B              0.56276    0.00569
------------------------------------------------------------

R              SD               N     P
------------------------------------------------------------
0.99928   20.02045     16    <0.0001
------------------------------------------------------------

 

CCD Linearity Curve

 

[2003/5/18 03:57 "/Graph4" (2452777)]

Linear Regression for STATISTI_CountRate:

Y = A + B * X

Parameter     Value            Error
------------------------------------------------------------
A                 38.86188      0.44736
B                  0.00444       0.01486
------------------------------------------------------------

R              SD           N     P
------------------------------------------------------------
0.07959   1.34532   16    0.76952
------------------------------------------------------------

=>誤差較大原因有可能是燈光不穩定所致

 

PI 1300B CCD 0dC


 

針對目前的PI 1300B CCD (NTE head, Nikon bayonet)修改mount adapter部分以符合我們的要求。對原廠而言應該很簡單,只要做一個新的mount adapter符合下列3點即可。

1.要有如PI CCD TEA head或LN head上的3個螺絲孔
2.CCD的焦深不能超過1吋
3.需換成更大口徑的快門(直徑40mm)。

Adapter sample1
Adapter sample2

Shutter and chip

Head figure1
Head figure2


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