Reporte de las caracterısticas del CCD Marconi3

Lester Fox Machadoagosto 2016

1 Resumen

Se presentan los resultados del analisis de la temporada de observacion del 20 al 23 de mayo de 2016 en el telescopiode 0.84m cuyo objetivo fue adquirir los datos necesarios para determinar las caracterısticas electronicas de lascamaras CCDs del Observatorio Astronomico Nacional en San Pedro Martir (OAN-SPM). Este reporte en particularcorresponde al CCD Marconi3. Las caracterısticas de esta camara fueron anteriormente derivadas en enero de 2014(ver referencia [1]). En general hemos encontrado caracteristicas electronicas similares a las reportadas en enero de2014. El analisis lo hemos realizado usando la paquete de IRAF oan explicado en la referencia [2].

2 Caracterısticas del CCD

El CCD Marconi3 se enfrıa con nitrogeno lıquido. El dewar tiene una capacidad de 3 litros. Su temperatura nominalde operacion de -110 C. El CCD es un E2V-4240 deep depletion de 2048 × 2048 pixeles con un tamano de pixel de13.5 µm.

Table 1: Caracterısticas electronicas del CCD Marconi3 - agosto 2016.

BINNING GANANCIA RUIDO DE LECTURA BIAS TIEMPO DE LECTURA

1 × 1 1.71 e− 4.95 e− 879 22.3 s2 × 2 4.46 e− 605 10.4 s3 × 3 4.38 e− 585 7.5 s4 × 4 4.52 e− 581 7.5 s

Table 2: Secciones para la estadıstica.

BINNING

1 × 1 [300:500,1500:1700] [1500:1700,1500:1700] [900:1100,900:1100] [300:500,300:500] [1500:1700,300:500]2 × 2 [150:250,750:850] [750:850,750:850] [450:550,450:550] [150:250,150:250] [750:850,150:250]3 × 3 [100:167,500:567] [500:567,500:567] [300:367,300:367] [100:167,100:167] [500:567,100:167]4 × 4 [75:125,375:425] [375:425,375:425] [225:275,225:275] [75:125,75:125] [375:425,75:125]

Las caracterısticas electronicas se listan en la Tabla 1. Estas mediciones se obtuvieron usando las secciones de lasimagenes listadas en la Table 2. La ganancia y el ruido de lectura se obtuvieron con el programa gainandreadnoise

1

del paquete oan siguiendo las recomendaciones dadas en la referencia [2]. Los tiempos de lectura se determinaronusando una secuencia de imagenes ’BIAS’. Se determino la diferencia de tiempo entre dos imagenes consecutivas paratoda la serie usando el tiempo UT del encabezado. Luego se promediaron los valores de las diferencias.

La Table 3 lista la ganancia promedio, el ruido de lectura intrınseco y la carga espuria. Ademas se lista la corrienteoscura medida. La Fig. 1(a) presenta los ajustes utilizados para estimar la carga espuria y el ruido de lecturaintrınseco en cada modo de operacion (ver referencias [2]). La Fig. 1(b) ilustra la linealidad del detector, como elcociente de la senal observada con respecto a la senal esperada en funcion de la senal promedio en una secuencia decampos planos de distintos tiempos de exposicion. Se aprecia que el detector es lineal hasta la saturacion.

Medimos la corriente oscura a partir de imagenes ’DARK’ de 15 minutos de exposicion obteniendo valores < 0.1e−/pix/hora. Para fines practicos, se puede despreciar el nivel de corriente oscura. La Fig. 2 presenta la frecuenciade los bits. Para obtener la frecuencia de los bits se utiliaron imagenes de campos planos bien expuestas (> 40000ADU). Un convertidor analogico-digital entregarıa una frecuencia de 0.5 para los bits entre el bit 0 y el bit 7 o 8dependiendo del modo de operacion.

3 El patron del obturador

La Fig. 3 muestra el patron del error del obturador obtenido con imagenes en binning 2× 2. El patron fue calculadousando secuencias de campos planos con tiempos de exposicion cortos (1 s) y largos (10 s). El patron es el esperado

Table 3: Caracterısticas nominales.GANANCIA RUIDO DEL LECTURA CARGA ESPURIA CORRIENTE OSCURA

INTRINSECO

1.71 e− 4.46 ± 0.2 e− 0.16 ± 0.01 e− < 0.1 e−/h/pix

(a) (b)

Figure 1: (a) Ajuste por minimos cuadrados para obtener el ruido de lectura intrınseco y la carga espurea. (b)Linealidad: cociente de la senal observada con respecto a la esperada en funcion de la senal promediada.

2

Figure 2: Frecuencia de bits: frecuencia de encontrar el valor de uno en funcion del numero de bit.

para un obturador de seis petalos. El pedestal entre el centro y el borde es de 25 ms. Se recomiendan tiempos deexposicion mayores a 10 s para minimizar el efecto del error del obturador en la apertura y cierre del mismo.

4 Campos planos y BIAS

Las Figs.4(a),(b),(c) y Figs. 5(a),(b) ilustran imagenes de campos planos en los filtros de Johnson U,B, V, I, R.La Fig. 5(c) muestra un master bias obtenido en binning 1×1. El BIAS en binning 1 × 1 muestra un gradientede aproximadamente 10 cuentas (Fig. 6). Este gradiente ya ha sido reportado con anterioridad por diferentesobservadores, ası como tambien en la referencia [1]. El gradiente es menos evidente en binning 2 × 2 (Fig. 7), 3 × 3(Fig. 8) y 4 × 4 (Fig. 9). Ademas las cuentas del BIAS parecen variar con el tiempo.

Figure 3: Patron del obturador.

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(a) (b) (c)

Figure 4: (a), (b), (c) ejemplos de imagenes de campos planos tomadas a 200 KHz en binning 2 × 2en los filtros U ,B y V respectivamente.

(a) (b) (c)

Figure 5: (a) y (b) ejemplos de imagenes de camplos planos en binning 2 × 2 en los filtros R e I respectivamente.(c) Imagen de un master bias en binning 1×1.

5 Escala de placa

Medimos la escala de placa a partir de imagenes de estrellas estandares. Primero calculamos la separacion de dosestrellas en pixeles. Luego derivamos la distancia angular de las mismas estrellas en la imagen. El proceso se repitiopara diferentes pares de estrellas.

La escala de placa resultate es 0.2110 ± 0.010 pixeles.

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(a) (b)

Figure 6: (a) imagen de un BIAS en binning 1 × 1 y (b) las cuentas.

6 Conclusiones

Las caracterısticas del detector Marconi3 son similares a las reportadas en enero de 2014 en la referencia [1]. El BIASen binning 1×1 presenta un gradiente de aproximadamente 10 cuentas, el cual ya ha sido reportado con anterioridad.Este gradiente es menos notable en las imagenes tomadas con binning. Tiene una corriente oscura despreciable. Eldetector es lineal hasta la saturacion.

7 Agradecimientos

Agradecemos al personal tecnico en turno el apoyo durante la temporada de observacion.

8 Referencias

[1] - Reporte de caracterizacion del CCD Spectral Marconi3, Ilse Plauchu, enero 2014.

[2] - Pruebas para la caracterizacion de los CCDs, Michael Richer & Alan Watson, 2009

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(a) (b)

Figure 7: (a) imagen de un BIAS en binning 2 × 2 y (b) las cuentas.

(a) (b)

Figure 8: (a) imagen de un BIAS en binning 3 × 3 y (b) las cuentas.

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(a) (b)

Figure 9: (a) imagen de un BIAS en binning 4 × 4 y (b) las cuentas.

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