Camere CCD impiegabili in astrometria:
caratteristiche e prestazioni
Non tutti i modelli di camere "Charge Coupled Device" (o CCD) sono adatti per
l'impiego in campo astrometrico: in generale, volendo ottenere misure
accurate della posizione di asteroidi e comete, ci si dovrebbe orientare verso
camere con un sensore del tipo "full frame" oppure "frame transfer"
(sono da evitare gli "interline"), avente dimensioni piu' grandi
possibili (il che si traduce in un grande campo inquadrato, con vantaggi
evidenti sia nel riconoscimento della zona di cielo puntata, sia nella
scelta delle stelle di riferimento durante l'uso del programma
astrometrico); tali camere, impiegate con telescopi con focali tra 1 e 2
metri, dovranno dare una risoluzione non superiore ai 3"/pixel, secondo la
formula:
ris. = 206265 * dim / (foc * pix)
dove dim sono le dimensioni del sensore in mm, foc la focale del telescopio
in mm e pix il numero di pixels nella direzione corrispondente a dim.
Un importante optional e' poi il raffreddamento del sensore, che ha
l'effetto di ridurre il rumore elettronico e quindi di raggiungere magnitudini
piu' elevate (anche se non e' indispensabile, come si vedra'); inoltre, un'
altra caratteristica, l'autoguida, potra' essere d'aiuto per l'inseguimento
durante le pose piu' lunghe, ma richiede l'accoppiamento ad un telescopio
adatto.
L'introduzione sul mercato delle camere CCD ha permesso di superare le difficolta'
che impedivano ai dilettanti di avvicinarsi all'astrometria; resta tuttavia
un ostacolo, ed e' il costo spesso elevato: in questa monografia sono
presentati alcuni modelli in uso al
Grange Observatory che uniscono buone prestazioni ad un prezzo decisamente
abbordabile anche da un singolo osservatore.
Camere ELECTRIM
Sensori frame transfer della Texas Instruments sono montati nella
linea di camere costruite dalla ELECTRonic IMaging
di Princeton (U.S.A.), caratterizzate da dimensioni e pesi molto contenuti
(infatti non hanno ne' raffreddamento ne' autoguida); nella tabella sotto
riportata sono mostrati i dati dei modelli impiegabili con successo nel
lavoro astrometrico:
L'EDC-1000 HR (che ha il rumore piu' elevato tra i modelli presentati) ha un
limite pratico nel tempo di posa che e' 4 minuti nel modo non interlaced
: con tale esposizione il 30 cm puo' mostrare stelle di 18ma magnitudine
in ottime condizioni di cielo.
Si e' trovata una formula che con una data esposizione ed un dato strumento
puo' valutare la magnitudine limite raggiungibile:
magn. lim. = 4.2 log (t) + 3 log (D)
dove t e D sono il tempo di posa in secondi e l'apertura del telescopio in mm.
Per circa un anno il modello EDC-1000 HR e' stato usato al fuoco f/4 del
30 cm al Grange Obs. ottenendo un centinaio di misure astrometriche di
asteroidi fino alla magnitudine 17; si veda il suo montaggio tramite un
anello T per Nikon unito ad un adattatore "Nikon to C" (infatti tutte le camere
ELECTRIM portano una filettatura C femmina):
Camere STARLIGHT XPRESS
In realta' la FDE Ltd. costruttrice delle camere
Starlight Xpress ha un solo
modello che monta un frame transfer, ovvero la SXL8-P:
Tale camera presenta un modulo Peltier che porta il sensore fino a 40�C sotto
la temperatura ambiente, ed e' munita di una testa alettata e di un ventilatore
per dissipare il calore (il tutto ha un certo peso); il tipo di attacco e'
la filettatura Pentax femmina 42x1 oppure il barilotto da 31.8 mm.
Dal giugno '96 la SXL8 e' la camera usata al fuoco Newton del 30 cm del Grange
Observatory, e durante l'uso ha fornito buone prestazioni: l'unico handicap
e' dovuto al fatto che i sali di silice (deumidificano l'aria attorno al
sensore a bassa temperatura) devono essere frequentemente rigenerati.
Anche per questa camera e' stata trovata una formula analoga alla precedente
per il calcolo della magnitudine limite:
magn. lim. = 2.9 log (t) + 4 log (D)
Entrambe le formule riportate sono state tabulate nel seguente grafico che
si riferisce alle camere EDC-1000 HR e SXL8 accoppiate al 30 cm del Grange
Observatory (il file sorgente zippato per Mathcad + 5.0 e' prelevabile
qui):
Da esso si puo' vedere come tra 2 e 4 minuti l'ELECTRIM mostra stelle piu'
deboli dello Starlight Xpress; considerando pero' che quest'ultimo non ha un
limite nel tempo di esposizione, risulta superiore all'aumentare della posa
(inoltre possiede un programma di controllo che puo' sommare piu' riprese manualmente
o persino automaticamente, inseguendo lo spostamento di una stella brillante).
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