Otimização das câmeras astronômicas do instrumento Brazilian Tunable Filter Imager.

• Main Author: Andrade, Denis Furtado de
• Publication Date: 2016
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Download full: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-26082016-160404/
• topic: Astronomy; Baixa temperatura; Circuitos eletrônicos; Electronic circuits; Instrumentação (Astronomia); Instrumentation; Simulação térmica; Thermal simulation; Vácuo; Vacuum

Este trabalho apresenta os resultados obtidos no processo de otimização realizado nas câmeras astronômicas do instrumento BTFI (Brazilan Tunable Filter Imager) instalado no telescópio SOAR, no Chile, para reduzir o ruído nos sinais. O instrumento BTFI opera com duas câmeras astronômicas de alto desempenho que utilizam detectores de imagens denominados EMCCDs. Esses detectores são sensores de imagem baseados em dispositivos de carga acoplada (CCDs) otimizados por um estágio integrado de multiplicação de elétrons por avalanche. Essa característica permite atingir ao mesmo tempo altas taxas de leitura (10 MHz) e níveis de ruído muito baixos (<1 elétron/pixel). Detectores CCD exigem temperaturas de operação da ordem de -100oC para operar com baixo ruído, o que demanda uma série de especificações técnicas quanto ao projeto da câmera. O trabalho aqui exposto fundamentou-se na otimização de aspectos mecânicos e eletrônicos de câmeras astronômicas com o intuito de se obter a melhor relação sinal-ruído, mostrando a importância do correto desenho mecânico (do ponto de vista térmico) e sua influência no comportamento eletrônico da câmera. São expostos os resultados obtidos com as duas câmeras em laboratório, os métodos e processos de caracterização utilizados, bem como as simulações térmicas e experimentos realizados em laboratório. Com as técnicas empregadas alcançou-se níveis de ruído total menores que 0,18 elétrons/pixel/segundo para exposições de 10 segundos. Os resultados atingidos foram observados nas duas câmeras do instrumento BTFI e foram validados em laboratório, onde demonstraram estabilidade durante 71 dias consecutivos. Por fim, é mostrada uma caracterização comparativa entre as duas câmeras quanto aos níveis de ruídos, ganho, estabilidade, eficiência quântica, linearidade e relação sinal-ruído.