大視場相機(jī)是大視場望遠(yuǎn)鏡的核心設(shè)備,而由于單片傳感器大小的限制,對(duì)于大視場相機(jī)的焦面沒法使用單片傳感器來滿足大焦面的需求,因此大靶面探測(cè)器拼接是大視場相機(jī)的研制的關(guān)鍵技術(shù)。高精度的焦面拼接首先要求高精度的加工和高精度的測(cè)量,由于探測(cè)器工作溫度往往都是在低溫下,以減小探測(cè)器的暗電流,因此需要在常溫以及低溫工況下進(jìn)行測(cè)量,以保證探測(cè)器在低溫工況下具有良好的平整度,提高探測(cè)器的成像質(zhì)量。
基于國內(nèi)外天文學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀,把握實(shí)測(cè)天文科學(xué)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),結(jié)合已有研究團(tuán)隊(duì)的人才技術(shù)優(yōu)勢(shì)和研究基礎(chǔ),在多年準(zhǔn)備和積累的基礎(chǔ)上,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)提出共同建設(shè)北半球具備最高巡天能力的光學(xué)時(shí)域巡測(cè)設(shè)備-2.5米口徑大視場巡天望遠(yuǎn)鏡(Wide Field Survey Telescope,以下簡稱WFST),搶占時(shí)域天文觀測(cè)研究制高點(diǎn)。
而大靶面拼接主焦相機(jī)正是WFST望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵設(shè)備,科學(xué)成像采用9片9K × 9K CCD芯片拼接而成,設(shè)計(jì)成像靶面直徑達(dá)到325mm,像面拼接平整度小于20um,是國內(nèi)面積最大,達(dá)到國際領(lǐng)先水平的主焦相機(jī),可以看出WFST的焦面拼接平整度要求是最高的。主焦相機(jī)的研制首先要解決高精度測(cè)量的問題,尤其是在低溫工況下的測(cè)量。
相機(jī)研制團(tuán)隊(duì)在WFST望遠(yuǎn)鏡副總設(shè)計(jì)師、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院核探測(cè)與核電子學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室王堅(jiān)教授領(lǐng)導(dǎo)下,進(jìn)行了主焦相機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān),包括探測(cè)器真空低溫封裝,大靶面探測(cè)器高精度測(cè)量和拼接,探測(cè)器低噪聲低功耗讀出和驅(qū)動(dòng),高效相機(jī)控制等。對(duì)于大靶面探測(cè)器高精度測(cè)量,研制團(tuán)隊(duì)攻克了低溫工況下高精度平面度非接觸測(cè)量的難點(diǎn),基于激光三角測(cè)量法提出了適合于傳感器低溫封裝工況下的差分三角測(cè)量方法(Differential Triangulation Measurement),在真空封裝下的測(cè)量誤差不超過0.5%,重復(fù)測(cè)量精度能達(dá)到±2μm。
并在此基礎(chǔ)上完成DTS測(cè)量儀的研制,并最終完成WFST主焦相機(jī)低溫工況下的測(cè)量。目前WFST主焦相機(jī)已經(jīng)完成研制,運(yùn)往冷湖和望遠(yuǎn)鏡本體進(jìn)行安裝和聯(lián)調(diào)聯(lián)測(cè)。
責(zé)任編輯:彭菁
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原文標(biāo)題:大靶面拼接焦面測(cè)量技術(shù)取得進(jìn)展
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