آشکارسازهای نجومی
آشکارسازهای نجومی نور جمعآوریشده را به سیگنالهای الکتریکی قابل اندازهگیری تبدیل میکنند و تعیین میکنند که فوتونها با چه کارایی ثبت میشوند و یک منبع چقدر میتواند در سراسر طیف الکترومغناطیسی ضعیف باشد.
Definition
یک آشکارساز نجومی وسیلهای است که تابش الکترومغناطیسی را جذب میکند و سیگنالی قابل ثبت متناسب با فوتونهای فرودی تولید میکند که با بازده کوانتومی، نویز، دامنه دینامیکی و پاسخ طول موجی آن مشخص میشود.
Scope
این حوزه شامل آرایههای تصویربرداری نیمهرسانا مانند دستگاههای جفتکننده بار (CCD) برای اپتیک، آشکارسازهای آرایه فروسرخ، آشکارسازهای شمارش فوتون و تفکیککننده انرژی که در انرژیهای بالا و در حال ظهور در اپتیک استفاده میشوند، و مشخصهیابی عملکرد آشکارساز از طریق بازده کوانتومی، نویز، خطی بودن و کالیبراسیون است.
Sub-topics
Core questions
- نور ورودی چگونه به یک سیگنال قابل اندازهگیری تبدیل میشود؟
- کدام فناوریهای آشکارساز برای هر باند طول موج مناسب هستند؟
- چه منابع نویزی تشخیص منابع ضعیف را محدود میکنند؟
- پاسخ آشکارساز چگونه کالیبره و مشخصهیابی میشود؟
Key theories
- تشخیص فوتوالکتریک و فوتورسانا
- فوتونهای جذب شده در یک نیمهرسانا حاملهای بار را آزاد میکنند که جمعآوری و خوانده میشوند، این اساس بیشتر آشکارسازهای مدرن از CCDها تا آرایههای فروسرخ است.
- بازده کوانتومی و بازده کوانتومی کارآگاهانه
- عملکرد آشکارساز با کسری از فوتونهای فرودی ثبت شده و اینکه دستگاه چقدر خوب نسبت سیگنال به نویز را حفظ میکند، مشخص میشود که ارقام کلیدی برای مقایسه فناوریها هستند.
- منابع نویز
- نویز خواندن، جریان تاریک و نویز شات فوتون با هم ضعیفترین سیگنال قابل تشخیص را تعیین میکنند، و به حداقل رساندن آنها از طریق خنکسازی و خواندن دقیق، در طراحی آشکارساز محوری است.
Clinical relevance
جهش از صفحات عکاسی به آشکارسازهای الکترونیکی با افزایش بازده کوانتومی بیش از ده برابر و امکان اندازهگیریهای خطی و دیجیتال، نجوم را متحول کرد؛ پیشرفتهای آشکارساز همچنان عمق و دقت تصویربرداری، فوتومتری و طیفسنجی را تعیین میکند.
History
امولسیونهای عکاسی به مدت یک قرن غالب بودند تا اینکه دستگاه جفتکننده بار در سال 1969 توسط بویل و اسمیت اختراع شد، که تطبیق آن با نجوم در اواخر دهه 1970 این حوزه را متحول کرد. آرایههای فروسرخ، آشکارسازهای تفکیککننده انرژی و صفحات کانونی موزاییکی بزرگ از آن زمان تشخیص الکترونیکی را در سراسر طیف گسترش دادهاند.
Key figures
- Willard Boyle
- George E. Smith
- James Janesick
Related topics
Seminal works
- rieke2003
- mclean2008
- howell2006
Frequently asked questions
- چرا آشکارسازهای الکترونیکی جای صفحات عکاسی را در نجوم گرفتند؟
- امولسیونهای عکاسی تنها حدود یک درصد از فوتونهای ورودی را ثبت میکردند و به صورت غیرخطی پاسخ میدادند. آشکارسازهای الکترونیکی مانند CCDها بخش بزرگی از فوتونها را ثبت میکنند، در یک محدوده وسیع به صورت خطی پاسخ میدهند و دادههای دیجیتال تولید میکنند، که آنها را به طور قابل توجهی حساستر و کمیتر میکند.
- چرا آشکارسازهای نجومی خنک میشوند؟
- آشکارسازهای گرم جریان تاریک تولید میکنند، جریانی از بار که به نور ورودی بیارتباط است و نویز اضافه میکند. خنکسازی، اغلب تا دمای بسیار پایینتر از انجماد یا دمای برودتی برای آرایههای فروسرخ، جریان تاریک را سرکوب میکند تا سیگنالهای نجومی ضعیف در نویز آشکارساز از بین نروند.