REPORTE DE LA CARACTERIZACION DEL DETECTOR MARCONI4

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1 REPORTE DE LA CARACTERIZACION DEL DETECTOR MARCONI4 Lester Fox Machado 1 Introducción Presentamos un reporte de la caracterización del CCD Marconi4 realizada durante la noche de ingeniería del 08 de Mayo de 2015 en el telescopio de 0.84-m. Hemos seguido el procedimiento explicado en [1], el cual está accesible desde la página web del observatorio en la liga Documentación sobre los CCDs del OAN. 2 Características del CCD El CCD Marconi4 se enfría con nitrógeno líquido de manera similar que los CCDs Marconi2 y Marconi3. La temperatura de operación del CCD Marconi4 es de -112 C. A diferencia del Marconi2 y Marconi3 que pueden mantenerse fríos 24 horas, una vez rellenada la botella del CCD Marconi4 con nitrógeno líquido, el sistema se mantiene frío aproximadamente 8 horas. 2.1 Características electrónicas La Tabla 1 presenta las mediciones de la ganancia, ruido de lectura, nivel del bias y tiempo de lectura para los 4 tipos de binning disponibles. El detector es de pixeles con un tamaño de pixel de 13.5 µm. Los valores de ganancia y ruido de lectura se midieron en cinco secciones diferentes de la imagen las cuales se listan en la Tabla 2. Se tomó el valor promedio de las cinco secciones para definir los valores finales que se listan en la Tabla 1. El tiempo de lectura en cada factor de binning se determinó a partir de una secuencia de imagenes bias, considerando las imagenes consecutivas de la secuencia. Binning Dimensión Ganancia Ruido de lectura bias tiempo de lectura (pixeles) e e /ADU (ADU) (segundos) 1x1 2048X x2 1024X x3 633X x4 512X

2 Binning Sección 1 Sección 2 Sección 3 Sección 4 Sección 5 1x1 [200:400,200:400] [1600:1800,200:400] [1000:1200,1000:1200] [200:400,1600:1800] [1600:1800,1600:1800] 2x2 [100:200,100:200] [800:900,100:200] [500:600,500:600] [100:200,800:900] [800:900,800:900] 3x3 [66:166,66:166] [533:600,66:166] [333:400,333:400] [66:166,533:600] [533:600,533:600] 4x4 [50:100,50:100] [400:450,50:100] [250:300,250:300] [50:100,400:450] [400:450,400:450] 2.2 Carga espuria La carga espuria y el ruido de lectura intrínseco se calcularon de acuerdo a [1]. Para esto se realizaron mediciones del ruido de lectura con diferentes valores de binning del CCD. Se grafica el cuadrado del ruido de lectura en función del número de pixeles físicos en cada pixel lógico y se lleva a cabo un ajuste por mínimos cuadrados a la función Robs 2 = C N pix+rint 2 (ver Figura 1).De forma que la pendiente del ajuste es igual a la carga espuria mientras que la intersección corresponde al cuadrado del ruido de lectura intrínseco. Los valores obtenidos son: carga espuria= 0.2 e ; ruido de lectura intrínseco = 4.4 e. Figure 1: Valores del ruido de lectura observados en función del número de pixeles físicos en el pixel lógico. 2

3 2.3 Linealidad Para medir la linealidad del detector obtuvimos series de campos planos de cúpula usando la macro ltt.macros que esta disponible en el directorio de /home/observa/ de la PC Grulla del telescopio 0.84-m. Los resultados de la comprobación de la linealidad se muestran en la Figura 2. Como se puede ver el detector presenta una no-linealidad < 1%. Figure 2: Cociente de la señal observada con respecto a la esperada en función del nivel promedio de las imágenes de campo plano. Las lineas a trazos indican el rango entre y 1.005, es decir 1.000± Frecuencia de bits Para medir la frecuencia de bits se utilizaron un conjunto de campos planos bien expuestos (> ADUs). Se verifica que la frecuencia de los bits del convertidos analógico-digital sea correcta. Los resultados se presentan en la Figura 3. 3

4 Figure 3: Frecuencia de valores de 1 (binario) para un conjunto de imágenes de campos planos tomados con el CCD Marconi Corriente oscura Se midió la corriente oscura usando imagenes tipo Dark de cinco minutos. Se encontró que para fines prácticos la corriente oscura es despreciable. 2.6 Secciones de bias Las secciones de bias para cada binning se listan en la Tabla 3. En binning 1x1 no esta definido el overscan. Esto se puede observar también en las Figuras 4(a) y 4(b). Binning Sección de Bias 1x1 none 2x2 [1000:1024,1:1024] 3x3 [650:682,1:682] 4x4 [475:512,1:512] 4

5 (a) (b) Figure 4: (a) Campo plano en binning 1x1 (no tiene definido sección de overscan). (b) Campo plano en binning 2x2. La sección del overscan esta en el borde derecho de la imagen. (a) (b) Figure 5: (a) Bias en binning 1x1 sin ruido. (b) Imagen de objeto en binning 2x2 mostrando ruido en la imagen. 2.7 Ruido electrónico en las imágenes El detector en ocasiones presenta ruido que al parecer es inducido por los elementos periféricos conectados al telescopio (guiador, buscador, cúpula, etc.). En la Figura 5(a) se muestra un bias obtenido con el CCD desmontado del telescopio (aislado de la electrónica), mientras que en Figura 5(b) una imagen durante una noche de observación con ruido. 3 Conclusiones El detector Marconi4 tiene caracteristicas electrónicas similares a las del CCD Marcnoni3. Es bastante lineal hasta la saturación (> ADUs). La carga espuria es muy pequeña. Al igual que los demás CCD enfriados 5

6 criogénicamente, la corriente oscura es despreciable. Parece que el CCD Marconi4 es bastante sensible al ruido generado por la electronica de los elementos periféricos del telescopio. 4 Referencias [1] - Pruebas para la caracterización de los CCDs, Michael Richer & Alan Watson,