关于天文CCD的研制

最初由 过马路 发表
[B]CCD的触发电路对噪声很敏感，联线尽量越短越好，而且要注意屏蔽。CCD倒不太容易被静电击穿，我用手怎么模都弄不坏：)

沒想到过马路对电子电路也懂，真是人材啊。

>>在VB下编的实验程序
这张大概曝光了多长时间？
静电还是注意一下为好，手先摸金属（框、地），再摸电路。
屏蔽（内部、外部）和电源稳定程度也应该看看有无问题。
去偶有时需要0.1-1uF的独石或CBB电容，电解对高频作用不大。
计算机的辐射干扰很大，无论是通过连接线还是通过辐射。
也许这些都考虑过了，仅做参考，预祝早日成功。

请教：为什么不用CMOS的图象传感器呢？这样不是降低成本了吗？在分辨率的问题上CMOS的图象传感器是不是不如CCD的。灵敏度呢？

请问一下，做硬件和编软件用了多长时间，AD的ccd片子是demo的吗？

估计是实验中连结线及电源线的静电干扰及高频干扰.
希望早些时候走出实验室.

目前干扰还不太明显。分析主要是CCD暗电流造成
今天进行了进一步的编程。取得了很大的进展

首先解决了对比度的问题
先编制了一段代码分析得到的数据中，灰度等级的分布。
确定了灰度等级分布在12544到32768之间（16位采样）
因此通过软件方法除去背低电平。并将灰度等级重新
映射到0-255

下图是分析软件显示

                               
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得到了最后的图象。这个图象的对比度已经正常了，并且没有丢失有效的灰度等级

图的左侧的红色曲线表示灰阶分布。蓝线表示最高等级（255）

这张图的曝光时间是5秒
我们可以看到一些CCD特有的现象，比如图象上有一些无
规则分布的热点

点击可以看原图

                               
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可以看到，由于暗电流造成的噪音已经开始增大

                               
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并且是在几乎全黑的状态下拍摄。这时候肉眼已经什么都看不到了，注意图象中部的“利”字还隐约可见

这时候暗电流造成的噪音已经很明显了。注意左侧面的灰阶显示。已经是一个比较标准的正态分布了。CCD的暗电流就是一个正态分布

                               
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下一步的实现是采用致冷的方法来降低暗电流，这是非常有效的方法，天文里面必须采用。下面的数据说明了这点

根据Kelvin公式
温度       暗电流（暗电流电子/象素*分钟）
20           644
10           158
0             35
-10          7
-20          1.2
-30          0.18
-40          0.024
-50          0.0025

目前CCD工作的温度大概是30度，所以长时间曝光暗电流大是必然的。在解决了暗电流的问题后，再回来考虑其他的干扰影响因素。



关于前面一些同好的问题
1.CCD vs CMOS
其实以前我也研制了一些CMOS，准备用于天文，包括1280*1024
的CMOS，但发现普通CMOS的灵敏度和噪音特性都还比CCD有较大差距。实验中CMOS曝光5秒就几乎饱和了，一片全白。所以目前还不能用于长时间天文曝光。

2.成本问题
我研制这些仪器就是想让大家都能用到高性能，低价格的仪器，以便加速赶上世界业余天文的水平，大家可以看《赤道仪DIY》的帖子。

3.硬件和编程的时间
硬件大概用了2-3天，等制版和AD的芯片用了大概一周，程序到目前为止大概2天。现在只是初步有了效果，不过可能以后要做的工作还很多

4.采用的CCD
用的SONY的CCD，可以参看以前发的帖子

谢谢 qhyphoto  ！还想请教：接受红外线CCD的灵敏度高还是CMOS的高呢？

了不起，真了不起。向你学习！

CCD电路板

                               
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目前使用的CCD分辨率为768*494，黑白的。
目前基本已经成功。接着要研制2048*1536的彩色CCD电路

由半导体致冷片、大散热片、风扇、与CCD背面接触的
小金属台以及温度测量芯片组成

                               
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这对使用是一个很大的问题。CCD的玻璃窗上的霜会
影响成象。在停止致冷后会融化产生水珠，可能使电
路发生短路。

                               
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这张图是没有致冷拍摄的。温度为10度。曝光时间为50秒。可以看到背景噪音很大，背景平均灰度等级为46

                               
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这张图采用了致冷。温度为-9度。曝光时间为50秒。
背景非常干净。经测量，背景的灰度等级为0。说明
致冷的效果非常好

                               
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在小镜头和CCD芯片外面包裹一层硬质海绵，要是在海绵上挖孔可能也行。然后加一个离心风扇抽湿，离心风扇震动比较小。以上方法是我原来给CPU超频时用的，你试试吧。短路可不是闹着玩的，前功尽弃哦！
qhyphoto兄，看到你的进展这么快，真高兴呀！！：）
期待你的成功！！

试没试过小点，比如和线路板相同面积的时候如何

曝光时间延长到300秒。把周围的光尽量遮好，避免曝光过度。
成象效果很好。

对照片中CCD的光学黑象素区域（CCD中有一些象素是完全遮光的，可以认为是处于完全黑暗中）进行测量，象素的灰度平均值
为1.01。
而前面那张曝光50秒，在温度10度下拍摄的照片中CCD光学黑
象素区域的象素平均值为39.9

因此可以大致计算：在10度与在-9度下，背景噪音的倍数是
(39.9/1.01)*(300/50)=237

                               
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搞个温度控制环路使温度稳定的在合理的区域。