大面陣CCD無延遲效應快門研制成功

發布時間：2009-12-12 11:57 原文鏈接：大面陣CCD無延遲效應快門研制成功

　　中科院云南天文臺大面陣CCD無延遲效應快門研制成功

　　在天文和其他科學研究領域內，大面陣CCD照相機已被廣泛應用。照相機快門是大面陣CCD照相裝置中的一個關鍵部件，對于有特殊要求(如大孔徑、高分辨、高速度)的照相機，快門的作用至關重要。

　　由于傳統電控快門的開關動作受到機械運動速度的限制，高分辨率的數字圖像會存在曝光不均勻性。快門的通光孔徑越大，曝光時間較短，原始圖象上出現的規則不均勻性會越嚴重，這些現象通俗稱為“快門效應”，在觀測太陽這種大面積、高亮度、需要很短曝光時間的工作對象，快門效應就更加明顯(見下圖一)，也一直是制約著同時提高太陽觀測資料質量和最大可觀測面積的一個瓶頸。

　　中科院云南天文臺太陽全日面色球望遠鏡重新配置大陣面CCD后，為提高其觀測圖像資料的質量，并根據無效應快門的設計原則，研究出了一種兼容性能好、工作模式新的機械結構快門，并完成了該快門與CCD、計算機工作程序完全同步的專用電子控制裝置。在云南天文臺全日面色球望遠鏡Alta 16bit CCD照相觀測中，進行實際應用檢驗，成功獲得無快門效應的太陽色球數字圖像(見下圖二)。

　　這種快門的優點在于：

　　(1)CCD數字成像不存在快門效應影響;

　　(2)曝光速度基本不受通光孔徑大小的影響，曝光時間(曝光速度)可在千分之一秒到135秒之間;

　　(3)每次曝光間隙時間，取決于大面陣CCD完成全幀圖像數據的讀出時間和傳輸時間;

　　(4)有良好的兼容性，使用傳統電控機械快門的CCD，都能用該器件進行改裝或更換。

　　11月21日，中國科學院昆明分院邀請國內有關專家組成鑒定專家組，順利、圓滿地結束了對云南天文臺完成的“面陣CCD大孔徑無機械效應快門成像”成果的驗收和鑒定。

　　會議由中國科學院昆明分院科技處副處長張忠濱主持，由南京大學天文系教授、中國科學院院士方成任主任，中國科學院國家天文臺王宜副臺長任副主任。經過討論和論證，專家組形成如下鑒定意見：

　　1. 新型無效應快門從CCD成像源頭消除快門產生機械效應的因素，運作控制模式合理并能與CCD及望遠鏡成像系統有效組合，準確執行計算機指令完成圖像拍攝全過程。新型快門的成功研制為采集圖像頻率高的觀測課題解決了原快門曝光明顯不均勻的問題。經過觀測像的比較，采用新型快門后，圖像質量比原先快門取得的成像質量大大提高(對比圖一和圖二)。完全滿足云南天文臺全日面色球望遠鏡CCD數字圖像觀測成像質量的要求，并適用于CCD圖象質量要求較高(大陣面、短曝光)的特殊科學技術研究領域。

　　2. 新型快門的機械、電控結構進一步小型化、規范化、系列化后，可望成為通用型的科研產品，使新型快門在科研應用領域中得到有效推廣，滿足大陣面CCD對大孔徑均勻成像的需求。在一般的大陣面短曝光CCD照相機上均能改裝以替代原有的機械快門。因此，具有推廣價值。

　　專家組成員一致認為該新型快門的研制是成功的，在國內太陽觀測中首次運用，能替代原有國外進口的機械快門，達到了研制該新型快門的目的，滿足了觀測工作的需要。

　　專家組最后希望進一步完善成像質量均勻性的量化分析，并建議對該新型快門實現小型化、標準化。