CMOS vs CCD for spectroscopy applications

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etienne bertrand
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Re: CMOS vs CCD for spectroscopy applications

Post by etienne bertrand »

Merci Christian pour ces informations.
James Foster
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Joined: Sun Jan 24, 2016 7:14 am

Re: CMOS vs CCD for spectroscopy applications

Post by James Foster »

RE:"Capteur CCD Kodak KAF 3200MM (le meilleur rendement quantique actuellement a un prix
à peu près raisonnable) :"

Great data Christian! I wonder if using a SBIG ST10xme with Kodak 3200 sensor would be more useful for LISA IR spectra than the Atik460ex; seeing its impressive
response.

I can use either because I'm in the process of buying a 2nd Atik460ex and Alpy600, but I wish to make simultaneous Vis and IR on objects
using 2 scopes with Alpy600 for visual (Atik 460ex) and LISA for IR (SBIG St-10xme). My ideal configurations would be to have Atik460ex's on LhiresIII and Alpy600
and St-10xme on LISA in IR mode.

Would "les franges" be worse with Kodak 3200 sensor in the IR realm so i should stay with Atik 460ex for LISA IR as well? Sorry if this is beyond the scope of your
original CMOS vs CCD comparison.

James
James Foster
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James Ley
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Re: CMOS vs CCD for spectroscopy applications

Post by James Ley »

Christian Buil wrote:Comparison of CCD ATIK460EX and a ZWO ASI178MM Cooled (Sony back side CMOS detector)

Je présente ici un test comparatif (pas trop évident à réaliser) entre une caméra CCD classique (ATIK460EX) et
une de ces nouvelles caméras à capteur CMOS (origine Sony) économiques de la marque ZWO, ici une ASI178MM refroidie.

Ci-après donc, deux images d'un bout du spectre de l'étoile eta UMa, prisent toutes deux dans
des conditions très similaires (télescope C11, spectro Lhires III, même TI), mais l'une avec
une ASI178MM cooled (capteur CMOS), l'autre avec une caméra ATIK460EX (capteur CCD Kodak). Les niveaux pour la visualisation sont harmonisés.

Le temps de pose cumulé pour l'image ASI178MM est de 18 x 10 sec. Le temps de pose cumulé pour l'image ATIK460EX est de 3 x 60 sec.

Image

(le spectre en 2D de l'étoile est bien sur la trace horizontale - l'affichage est fait à haut contraste pour bien voir le bruit
et les défauts cosmétiques, il s'agit d'un extrait).

Le réglage "gain" de la caméra ASI est de 410 (usage de la possibilité de réglage offerte par le
logiciel Prism, ici employé pour les acquisitions). La ASI est lue en binning 3x3 (pseudo binning en fait), alors que la ATIK est exploitée en binning 2x2.
Je pense que les paramètres pour le ASI178MM ne sont pas appropriés et la comparaison n’est pas juste.
J’utilise toujours 1x1 binning et toujours gain zéro; quasiment le contraire de ce que l’on trouve utilisé ici.
Pourquoi on a choisi 18 x 10 sec? Je prend soins de ne jamais saturer la caméra mais j’essaie de m’en profiter de la gamme dynamique en utilisant gain zéro. J’ajuste donc le temps. Je ne suis pas très expérimenté, mais cette stratégie m’a servi pour l’étoile la plus faible que j’ai observée jusqu’à maintenant (mag 9.5) avec une prise de 10 minutes.
Quand je retourne chez mois je peux fournir quelques spectres.
Shelyak Alpy 600 (spectroscope, guiding module and calibration module) | GSO 8" f/4 | Orion Atlas Pro | ZWO ASI178MM-Cool (mono) | ZWO ASI290 Mini (mono)
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James Ley
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Re: CMOS vs CCD for spectroscopy applications

Post by James Ley »

Voici 14 Lep (A3V) avec une reference. Resolution power : 516.9
14 Lep.png
14 Lep.png (16.91 KiB) Viewed 5391 times
Je suis nul avec ISIS. Je n'arrive pas à traiter mes autres spectres avec cette référence.
Je m'en vais retourner au Beginner's Corner...
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Olivier GARDE
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Re: CMOS vs CCD for spectroscopy applications

Post by Olivier GARDE »

Bonjour James,

L'exemple que tu montres est une cible très brillante (mag V=3,25) pour un spectro basse résolution donc très facile d'obtenir un bon SNR avec peu de poses et une bonne réponse dans la partie bleue du spectre, faudrait faire la même expérience mais avec une étoile bien plus faible avec un Alpy (mag. 13 par exemple).

Christian a voulu, via ces tests, pousser à l'extrême les caméras pour déterminer ainsi leurs faiblesses ou leurs avantages. Certe on peut utiliser une ASI 178 pour faire de la spectro, mais est ce la caméra la plus performante pour ce genre de mesures ?

Dans le cas de la basse révolution, on cherche avant tout à obtenir des spectres d'objets très faibles comme des NP à confirmer (voir rapport de mission ici http://o.garde.free.fr/RapportMissionCalern2017.pdf
Sur certaines NP on est à des magnitudes de l'ordre de 17 à 20.
ou encore des Sn ou novas faibles, voir des Quasars comme les spectres obtenues par certains membres de ce forum et qui figurent dans la base ARAS :
http://www.astrosurf.com/aras/Aras_Data ... taBase.htm

Dans le cas de la spectro echelle, il faut en plus que le capteur soit large pour contenir tout les ordres du spectre et c'est pourquoi Christian a testé l'ASI 1600 qui offre à moindre cout par rapport à d'autres capteurs de même dimension, des possibilités intéressante avec cette technologie CMOS, mais avec des particularités propre aux CMOS qu'ils faut pouvoir maitriser pour produire des spectres exploitables (pixels déviant ou télégraphique et gestion de la dynamique par exemple).
LHIRES III #5, LISA, e-Shel, C14, RC400 Astrosib, AP1600
http://o.garde.free.fr/astro/Spectro1/Bienvenue.html
etienne bertrand
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Re: CMOS vs CCD for spectroscopy applications

Post by etienne bertrand »

Salut James,

Ton spectre est pas si mal que ça ! :) Tu t'en sort bien avec ISIS je trouves. Ce logiciel est très puissant pour le traitement des spectres surtout quand ils sont faibles, il fait vraiment le boulot !
Je serais curieux de voir des cibles galactiques avec ton spectro + CMOS , comme M31ou d'autres plus faibles.
Tu as aussi les étoiles symbiotiques, les cataclysmiques et les Be qui seraient de superbes cibles et sur lesquelles il y a des programmes de suivis et recherches.
James Ley
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Re: CMOS vs CCD for spectroscopy applications

Post by James Ley »

Olivier GARDE wrote:Bonjour James,

L'exemple que tu montres est une cible très brillante (mag V=3,25) pour un spectro basse résolution donc très facile d'obtenir un bon SNR avec peu de poses et une bonne réponse dans la partie bleue du spectre, faudrait faire la même expérience mais avec une étoile bien plus faible avec un Alpy (mag. 13 par exemple).

Christian a voulu, via ces tests, pousser à l'extrême les caméras pour déterminer ainsi leurs faiblesses ou leurs avantages. Certe on peut utiliser une ASI 178 pour faire de la spectro, mais est ce la caméra la plus performante pour ce genre de mesures ?

Dans le cas de la basse révolution, on cherche avant tout à obtenir des spectres d'objets très faibles comme des NP à confirmer (voir rapport de mission ici http://o.garde.free.fr/RapportMissionCalern2017.pdf
Sur certaines NP on est à des magnitudes de l'ordre de 17 à 20.
ou encore des Sn ou novas faibles, voir des Quasars comme les spectres obtenues par certains membres de ce forum et qui figurent dans la base ARAS :
http://www.astrosurf.com/aras/Aras_Data ... taBase.htm

Dans le cas de la spectro echelle, il faut en plus que le capteur soit large pour contenir tout les ordres du spectre et c'est pourquoi Christian a testé l'ASI 1600 qui offre à moindre cout par rapport à d'autres capteurs de même dimension, des possibilités intéressante avec cette technologie CMOS, mais avec des particularités propre aux CMOS qu'ils faut pouvoir maitriser pour produire des spectres exploitables (pixels déviant ou télégraphique et gestion de la dynamique par exemple).
Bonjour Olivier,
Si l'on compare une camera ICX694 (Atik 460EX) avec une camera IMX178 (ZWO ASI178) on peut espérer que le CMOS pourrait être au moins aussi bon que le CCD.
ICX694: bruit de lecture, 5e-, rendement quantique 77%
IMX178: bruit de lecture, 2.2e-, efficacité quantique 81%
Une partie du problème, comme l'a dit Christian, c’est qu'un test de comparaison n'est pas évident.
Comparée à la ASI178, la 460EX possède d'énormes pixels qui peuvent produire des pixels gigantesques avec binning. Comparée sur le même spectrographe, la camera 460EX gagnera toujours en sensibilité.
Je pense que la question est la suivante: concevoir un spectrographe + télescope dont la résolution est limitée par la petite taille des pixels de la caméra CMOS (moins de traits au millimètre du réseau). Ensuite, concevoir un spectrographe + télescope qui peut correspondre à la résolution du premier système, mais en utilisant les grands pixels de la CCD (plus de traits au millimètre du réseau). Puis comparez les sensibilités.
Shelyak Alpy 600 (spectroscope, guiding module and calibration module) | GSO 8" f/4 | Orion Atlas Pro | ZWO ASI178MM-Cool (mono) | ZWO ASI290 Mini (mono)
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etienne bertrand
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Re: CMOS vs CCD for spectroscopy applications

Post by etienne bertrand »

Avec un peu de recul l'ASI178MM est certes sympa a utiliser sur l'Alpy mais sur le Lhires elle fait des franges d'interférences sur Ha avec le réseau 2400. (je n'ai pas testé avec d'autres réseaux sauf aussi le 150 ou les franges ne sont plus visibles).

Pour la spectroheliographie elle est intéressante tout comme pour faire du planétaire et la Lune.
Pour une utilisation en ciel profond c'est délicat j'ai essayé mais les petits pixels de 2.4µm sont problématiques et rendent la tâche bien délicate même si faisable.. Sur la bulle j'ai fait plusieurs poses de 120s mais le signal obtenu est vraiment faible, j'ai lâché l'affaire.
Même pour le guidage, l'ASI178 pose problème, je me pose la question pour savoir si je l'utilises en guidage sur l'Alpy pour récupérer une CCD mais va t'elle etre sensible pour détecter les faibles objets ? Avec PHDguiding j'utilises l'ATIK314 en binning 3x3 pour voir une portion du ciel bien détaillé, avec l'ASI178 et ces pixels de 2.4µm je ne vais pas y voir grand chose...

Les tests de Christian sont bien car il pousse bien les caractéristiques de chaque instruments qu'il teste :) on voit bien l'usage et il y a toujours de bonnes photos, bref c'est extra à lire.

Je penses que l'ASI 1600 est le meilleur compris pour tout, grand capteur, pixels un peu plus grands sans trop, polyvalente en ciel profond, spectro, spectrohelio, le meilleur de tout ; cependant sur le Lhires donne t'elle des franges d'interférences ?
J'ai bien envie d'essayer cette caméra sa polyvalence me plait bien, elle fait tout !
Le point noir c'est le poids des images, elles doivent peser un max et si il faut en faire beaucoup pour obtenir un bon signal, ça va être du sport, déjà avec la 178MM ça prend du temps....
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