Use of CMOS detector for faint object spectrography
Posted: Sun Jul 16, 2017 5:35 pm
Un pas significatif... l'utilisation des derniers capteurs CMOS pour l'observation spectrographique faible flux. La cible est le capteur IMX290 qui équipe la caméra ASI290MM (ZWO).
Voici un table qui compare les caractéristiques de caméras populaires. Le gain et le bruit de lecture (RON) ont été mesurés par l'auteur. Noter le bruit de la caméra ASI290, de 1 électron seulement (j'ai mesuré 0,93 électron avec un gain ajusté à 40 dB !) :
A significant step ... the use of the latest CMOS sensors for faint spectrographic observation. The target is the IMX290 sensor that equip the ASI290MM (ZWO) camera.
Here is a table that compares the features of popular cameras. The gain and the readout noise (RON) were measured by the author. Note the noise of the ASI290 camera, only 1 electron (I measured 0.93 electron with an internal camera gain adjusted to 40 dB!).
Une autre table qui résume mes mesures du rendement quantique. Un long et pénible travail, mais cela permet d'y voir plus clair - ce sont des informations rares. Noter le comportement du capteur IMX290, qui est comparable aux meilleurs CCD :
Another table that summarizes my measurements of quantum efficiency. A long and arduous work, but it allows to see more clearly. Note the behavior of the IMX290 sensor, which is comparable to the best CCD:
Le très faible bruit (important en spectrographie), le fort rendement quantitique et la petite taille des pixels changent la perspective...
The very low noise (important in spectrography), the high quantitative efficiency and the small size of the pixels change the perspective...
Le setup, un LISA utilisé avec une fente très étroite (de 15 à 19 microns). Une ASI178 est utiisée pour le guidage, une ASI290 pour l'acquisition principale :
Un spectre de l'étoile Véga (le seul problème est la petite taille du détecteur, mais cela va évoluer). Noter le temps de pose élémentaire : 0,1 seconde (alors que la fente ne fait que 15 microns de large) :
A spectrum of Vega (the only problem is the small size of the detector, but this will evolve). Note the elementary exposure time: 0.1 second (and 15 microns wide slit):
Un spectre de la Nova Sct 2017 (forte turbulence et cirrus malheureusement). Un temps de pose finalement court, et une haute résolution (record) avec le spectrographe LISA. J'ai mesuré R = 2500. Par exemple le doublet du sodium est bien séparé. Le profil P Cygni de nombreuses raies est bien visible et noter les fins détails dans le bleu. Le LISA est poussé loin grace à cette caméra et un peu de méthode (choix délibéré ici d'une fente étroite):
A spectrum of the Nova Sct 2017 (strong turbulence and cirrus unfortunately). Short exposure time, and a high resolution (record) with the LISA spectrograph. I measured R = 2500. For example, the sodium doublet is well separated. The P Cygni profile of many lines is clearly visible and note the fine details in the blue. The LISA is pushed far away - thanks to the camera and some method:
Maintenant le spectre d'une étoile Be de magnitude 7,3. J'ai ici utilisé un gain de 40 dB (multiplié par 10 par rapport à l'observation de la nova Sct 2017). Le détecteur est à -25°C refroidissement très efficace sur ces petites caméra car le détecteur consomme peu de courant). Le temps de pose unitaire est de 6 secondes - je sature si je pose plus longtemps (!), malgré un très mauvais seeing (4 à 5 seconde d'arc) :
Now, the spectrum of a Be star Be at V = 7,3. I used here a gain of 40 dB (multiplied by 10 compared to the observation of the nova Sct 2017). The detector is at -25°C - very efficient cooling on these small camera because the detector work with little current). The unit exposure time is 6 seconds - I saturate for longer exposure (!),despite a very bad seeing (4 to 5 seconds of arc)::
On verra et testera plus avant tout cela au stage spectro OHP de la semaine prochaine...
Christian Buil
Voici un table qui compare les caractéristiques de caméras populaires. Le gain et le bruit de lecture (RON) ont été mesurés par l'auteur. Noter le bruit de la caméra ASI290, de 1 électron seulement (j'ai mesuré 0,93 électron avec un gain ajusté à 40 dB !) :
A significant step ... the use of the latest CMOS sensors for faint spectrographic observation. The target is the IMX290 sensor that equip the ASI290MM (ZWO) camera.
Here is a table that compares the features of popular cameras. The gain and the readout noise (RON) were measured by the author. Note the noise of the ASI290 camera, only 1 electron (I measured 0.93 electron with an internal camera gain adjusted to 40 dB!).
Une autre table qui résume mes mesures du rendement quantique. Un long et pénible travail, mais cela permet d'y voir plus clair - ce sont des informations rares. Noter le comportement du capteur IMX290, qui est comparable aux meilleurs CCD :
Another table that summarizes my measurements of quantum efficiency. A long and arduous work, but it allows to see more clearly. Note the behavior of the IMX290 sensor, which is comparable to the best CCD:
Le très faible bruit (important en spectrographie), le fort rendement quantitique et la petite taille des pixels changent la perspective...
The very low noise (important in spectrography), the high quantitative efficiency and the small size of the pixels change the perspective...
Le setup, un LISA utilisé avec une fente très étroite (de 15 à 19 microns). Une ASI178 est utiisée pour le guidage, une ASI290 pour l'acquisition principale :
Un spectre de l'étoile Véga (le seul problème est la petite taille du détecteur, mais cela va évoluer). Noter le temps de pose élémentaire : 0,1 seconde (alors que la fente ne fait que 15 microns de large) :
A spectrum of Vega (the only problem is the small size of the detector, but this will evolve). Note the elementary exposure time: 0.1 second (and 15 microns wide slit):
Un spectre de la Nova Sct 2017 (forte turbulence et cirrus malheureusement). Un temps de pose finalement court, et une haute résolution (record) avec le spectrographe LISA. J'ai mesuré R = 2500. Par exemple le doublet du sodium est bien séparé. Le profil P Cygni de nombreuses raies est bien visible et noter les fins détails dans le bleu. Le LISA est poussé loin grace à cette caméra et un peu de méthode (choix délibéré ici d'une fente étroite):
A spectrum of the Nova Sct 2017 (strong turbulence and cirrus unfortunately). Short exposure time, and a high resolution (record) with the LISA spectrograph. I measured R = 2500. For example, the sodium doublet is well separated. The P Cygni profile of many lines is clearly visible and note the fine details in the blue. The LISA is pushed far away - thanks to the camera and some method:
Maintenant le spectre d'une étoile Be de magnitude 7,3. J'ai ici utilisé un gain de 40 dB (multiplié par 10 par rapport à l'observation de la nova Sct 2017). Le détecteur est à -25°C refroidissement très efficace sur ces petites caméra car le détecteur consomme peu de courant). Le temps de pose unitaire est de 6 secondes - je sature si je pose plus longtemps (!), malgré un très mauvais seeing (4 à 5 seconde d'arc) :
Now, the spectrum of a Be star Be at V = 7,3. I used here a gain of 40 dB (multiplied by 10 compared to the observation of the nova Sct 2017). The detector is at -25°C - very efficient cooling on these small camera because the detector work with little current). The unit exposure time is 6 seconds - I saturate for longer exposure (!),despite a very bad seeing (4 to 5 seconds of arc)::
On verra et testera plus avant tout cela au stage spectro OHP de la semaine prochaine...
Christian Buil