PI VersArray 1300B CCD User Manual.docx

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PIVersArray1300BCCDUserManual

PIVersArray1300BCCD使用手册

V1.0王雪利

1、性能简介

像素：

1300*1340

象元大小：

20um*20um

图像区域：

26.0mm*26.8mm

等效视场：

4.40"*4.48"

制冷方式：

液氮制冷-70°C~-110°C，精度+/-0.05°C（环境温度20°C）

操作环境：

环境温度：

0~30°C，相对湿度：

0~50%

线性度：

<1%（100kHz）,<2%（1MHz）

读出方式、读出时间与增益的关系：

输出方式

输出频率

全帧读出时间

读出噪声

增益

Low-Noise

1MHz

1.8s

6.05e-LN

Hi:

1.10e-/ADU（3档）

Mid:

2.21e-/ADU（2档）

Low:

4.26e-/ADU（1档）

100kHz

18s

2.84e-LN

Hi:

1.00e-/ADU（3档）

Mid:

1.95e-/ADU（2档）

Low:

3.86e-/ADU（1档）

High-Capacity

1MHz

1.8s

16.3e-HC

Hi:

4.04e-/ADU（3档）

Mid:

8.02e-/ADU（2档）

Low:

15.09e-/ADU（1档）

100kHz

18s

7.45e-HC

Hi:

3.62e-/ADU（3档）

Mid:

7.24e-/ADU（2档）

Low:

13.79e-/ADU（1档）

波长和量子效率关系图：

二、开CCD

打开CCD前，确保已经在杜瓦瓶中加满液氮，在开CCD的时候需要按照如下的步骤来进行：

●打开CCD控制器ST-133的电源；

●打开控制计算机的电源，并启动计算机；

●从计算机上打开CCD的控制软件（如图一）；

●首先检查快门的状态，快门应该保持在始终关闭的状态，将图二中ShutterControl菜单选为disabledclosed；

图一、WinView软件界面

图二、快门设置

●然后打开制冷控制窗口（如图三），对CCD进行制冷，制冷温度可设置为-70°C~-110°一般设置为-110°C。

图三、制冷控制菜单图四、制冷控制窗口

当CurrentTemperature所示状态转换为Locked，或控制器ST-133后面的温度锁灯变绿时，表示制冷已经完成；温度锁定后精度为+/-0.05°C。

至此，开机的操作完毕。

三、拍摄前准备

1.两种图像获取方式（如图五）：

Focus和Acquire

Focus方式下，设置好曝光时间以及快门方式后，系统开始连续的采集图像并读出，读出的图像只能被显示，并不会被存储，只有在停止采集之前最后一幅被采集的图像才能被存储。

Focus方式主要用于调整系统性能，为拍摄者提供监视、寻星、对焦等用途。

Acquire方式下，则用于正常的图像拍摄，所拍摄的图像可以被自动保存，或者拍摄后由拍摄者手动保存。

图五、两种图像获取方式

2.数据文件的存储格式：

CCD所拍得的文件可以以三种格式进行存储：

WinXData,TIFFFile,8-bitTIFFFile，打开菜单SetupPreferencesGeneral…，如图六所示，为了便于文件的转换，请选择文件存储的格式为WinXData（*spe）。

图六、文件存储格式选择

3.采样速率1kHz或1MHz

在AcquisitionExperimentADC页面下（如图七），数据的采样速率Rate一栏有两个选项：

1kHz和1MHz。

1kHz时，数据读出时间较快，大概2s左右，但读出噪声较大（参考CCD性能简介）。

1MHz时，数据读出时间较慢，大概15s左右，但读出噪声较小（参考CCD性能简介）。

可以根据观测者的实际需要进行选择。

图七、采样速率选择菜单

4.读出模式Fastmode或Safemode

在AcquisitionExperimentTiming页面下（如图八），数据的读出模式分为两种Fastmode或Safemode。

Fastmode下，系统着重于数据的采集，图像曝光并被存入内存后立即进行下一幅图像的采集与存储。

因此，Fastmode可用于时间分辨率要求较高的事件。

此模式的弱点是：

其一，只有在处理时间足够时才会显示采集的图像，因此会出现图像显示比所采集的实时数据滞后的现象；其二，如果采集的图像过大于所申请的内存大小时，数据将会溢出；其三，当数据采集的速率过大，连图像存储到内存的时间也不能满足时，数据将会丢失。

Safemode下，系统所采取的是读一幅，显示一幅，将所得到的数据处理完毕后再进行下一幅图像的采集。

Safemode下，图像的显示不会滞后，所采集的数据也不会被丢失，因而这种模式可用于时间分辨率要求较低的场合。

图八、读出模式选择菜单

5.输出方式Low-noise或High-capacity

在AcquisitionExperimentADC页面下（如图九），数据的输出方式Readout一栏有两个选项：

LowNoise和HighCapacity。

LowNoise选项适用于暗目标的观测，HighCapacity选项适用于动态范围较大的目标的观测。

可根据观测者的要求进行选择，一般选择LowNoise选项。

6.增益1/2/3

在AcquisitionExperimentADC页面下（如图九），控制器增益有三档可选：

1档对应CCD性能简介中描述的Low档，2档对应CCD性能简介中描述的Mid档，3档对应CCD性能简介中描述的High档。

可根据观测者的实际需要进行选择不同的档位。

图九、数据的输出方式和增益

四、图像拍摄

1.拍本底bias

在拍本底的时候，遵循如下的步骤：

●打开如图十所示的设备设置窗口AcquisitionExperimentADC，将快门的状态设为永远关闭disabledclosed；

图十、快门设置

●在Main页面下（如图十一），将曝光时间ExposureTime设置为0。

NumberofImage为连续拍摄的图片张数；

图十一、曝光时间及连拍次数设置

●在DataFile页面下（如图十二），DataFileName选项中，选择文件存储的路径，并设置文件名，如果没有设置文件名，如果将AutoIncrementFileName选项设置为Enable，系统将在保存的时候自动在文件名后面增加编号；

图十二、文件存储路径设置

●然后Acquire或者界面上的点击界面上绿色的按钮图标（如图十三），就可以进行Bias的采集了；

图十三、点击Acquire进行bias拍摄

2.拍暗场Dark

在拍暗场的时候，遵循如下的步骤：

●打开如图十所示的设备设置窗口在Timing页面下，将快门的状态设为永远关闭；

●在Main页面下（如图十一），将曝光时间ExposureTime设置为您想要拍的暗场的时间，如1s、10s等。

NumberofImage为连续拍摄的图片张数；

●在DataFile页面下（如图十二），DataFileName选项中，选择文件存储的路径，并设置文件名，如果将AutoIncrementFileName选项设置为Enable，系统将在保存的时候自动在文件名后面增加编号：

●然后Acquire或者界面上的点击界面上绿色的按钮图标（如图十三），就可以进行Dark的采集了；

3.拍平场FlatField

在拍平场的时候，遵循如下的步骤：

●打开如图十所示的设备设置窗口在Timing页面下，将快门的状态设为自动即Normal；

●在Main页面下（如图十一），进行曝光时间ExposureTime设置，曝光时间需要根据得到的数据的读数来确定，一般选择65535的一半值，即30000左右即可。

NumberofImage为连续拍摄的图片张数；

●在DataFile页面下（如图十二），DataFileName选项中，选择文件存储的路径，并设置文件名，如果将AutoIncrementFileName选项设置为Enable，系统将在保存的时候自动在文件名后面增加编号：

●然后Acquire或者界面上的点击界面上绿色的按钮图标（如图十三），就可以进行FlatField的采集了；

4.拍目标

在拍目标的时候，遵循如下的步骤：

●打开如图十所示的设备设置窗口在Timing页面下，将快门的状态设为自动即Normal；

●在Main页面下（如图十一），进行曝光时间ExposureTime设置。

NumberofImage为连续拍摄的图片张数；

●等待望远镜指向你所选定的目标，并跟踪上选定的目标，圆顶也随动到指定位置；

●在DataFile页面下（如图十二），DataFileName选项中，选择文件存储的路径，并设置文件名，如果将AutoIncrementFileName选项设置为Enable，系统将在保存的时候自动在文件名后面增加编号：

●然后Acquire或者界面上的点击界面上绿色的按钮图标（如图十三），就可以进行目标的图像采集了；

五、其他设置

1.图像旋转或翻转

由于CCDArray靶面和接口盘的相对位置问题，我们所拍得的图像所指的方向和星象的证认图所示的方向不一定是相对应的，因此需要对图像进行相应的旋转或翻转。

如图十四所示，打开菜单SetupHardwareDisplay。

Rotate：

将图像逆时针旋转90°

Reverse：

将图像以竖直中心线为轴，翻转180°

Flip：

将图像以水平中心线为轴，翻转180°

图十四、图像的旋转或翻转

6、数据转换

观测完毕后，需要将*.spe格式的文件转换为天文所用的fits格式文件，打开数据转换软件Spe2Fits

，打开后界面如图十五所示：

图十五、数据转换软件界面

点击SPEtoFITS按钮，出现如图十六所示的对话框：

图十六、源文件存储路径

选择要转换文件所在的文件夹，软件将会在当前文件夹下将里面所有的spe文件转换成fits格式文件，因此源文件和新转换出的文件都被存储在所选文件夹下。

八、关CCD

在观测结束，关闭望远镜系统之后，才可以关闭CCD，具体步骤为：

●首先打开如图十七所示的硬件控制窗口，将快门的状态设为永远关闭disabledclosed；

图十七、快门设置

●先关闭应用软件，然后关闭计算机，关闭计算机的电源，最后关闭控制器ST-133的电源开关，并关闭其电源。

理顺数据采集线等电缆。

至此，CCD及其控制计算机都关闭完毕，检查之后就可以离开。