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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