使用冷凍CCD的業余天文攝影

使用冷凍CCD的業余天文攝影許維倚談起數碼天文攝影，早幾年有很多同好都寫過相應的文章，隨著科技的進展，社會的進步，人民生活水平的提高，我們的天文攝影也越來越多樣化，業余天好者越來越專業。民間天文攝影從一開頭的膠片盒子到膠片相機，再進展到一般消費級數碼相機，而后到單反數碼相機，現在業余天好者手里的冷卻天文專用CCD也越來越多了。其實冷卻CCDCCD只消滅在CCD在天文攝影上的應用相對于一般數碼單反相機的好處在于超低穩下CCD曝光熱噪音小，讀出噪音小，輸出數據完全無壓縮，無損壞，對焦便利，后期制作靈敏等。所以他的消滅引起了天好者的留意，單是極其可觀的價格卻只能忘而此步，21世紀處，一些國外的冷卻CCD相機生產商開頭制作了一些相對低端的產品，但是價格相對于一般愛好者還是比較高，那些相對地端的產品折合人民幣也在10007QHY系列冷卻天文專用CCD在國際市場上消滅后，由于QHY系列冷凍CCD相對于其他品牌的天文CCD擁有很大的價格優勢，業余天CCD市場馬上吵鬧起來。使用冷凍CCD的天文攝影優勢或許有幾點。超低溫下CCD成像的熱噪音小，讀出噪音小，也就是信噪比高。下面是使用單反數碼相機和冷凍CCD分別一般同一個目標，曝光時間都是10MIN。由于冷凍CCD的增益〔相當于相機的ISO〕讀出數據原始，經過簡潔后期后跟數碼單反拍攝時的增益一樣。在圖中我們可以明顯地看到冷凍CCD在噪點方面的優勢。單反相機：QHYCCD：原始數據輸出，圖片質量無壓縮，無損壞，后期制作靈敏。以以下圖中使用單反數碼相機拍攝的照片使用RAW格式拍攝的10MIN原片，照舊后壓縮，而CD拍攝10MINMaxIm、IRIS、PS等。單反相機：QHYCCD：另外通過專業軟件讀取，由于CCD16位，可以做一些科學爭論或者獲得一些有用的信息，比方通過像素讀取曝光天區的面積、通過亮度讀取一些波段的數據等。也可以通過專業的步驟做一些圖象處理，得到更為準確的天體作品。比方去本底、減暗流、除平場等。在這里有必要摘錄好友余恒的《所謂本底，暗流和平場的概念》解析一BIAS、DARK、FLAT。本底〔BIAS〕:啟零秒曝光，無信號輸入時，所記錄的CCDCCD限制，不同的像元不完全全都，即使有一樣的啟動柵偏壓，也有不同的預加電荷數CCD啟動后背景就不是均勻的了學上來信號時像元的光子計數值應0零點不同、3……都有可能，則要在計數結果中減去初始值，才是真實獲得的光子數。這是CCD的固有屬性，與溫度、時間無關。通常選取最短的曝光時間0.01秒以下——這時熱噪聲可以無視，不開鏡頭蓋〔留意防止漏拍5-10張進展疊加。current暗流(dark noise，也稱“熱噪聲”)：currentCCD器件是將接收到的光子轉換為電子進展計數，但是由于電子的隨機運動〔隨溫度上升而CCD勢阱中也會有電子積聚，產生輸出，便為暗流。暗流也是隨機產生的，符合高斯分布。CCDCCD暗流隨溫度而轉變，一般每上升5～7℃，暗流就增加一倍。而且天文攝影曝光時間較長，感光元件會因長時間使用而升溫，圖像質量快速下降，因此數碼相機的曝光時間不能太長。通常以疊加消退。業余CCD系統則多承受半導體制冷，而專業CCD-110℃，此時暗流很小，可以無視不計。平場(flatfield)：由于CCDCCD各像元的靈敏度并不完全全都，即使是對均勻光源面的反響也會消滅差異。因此觀測天體之后，還要拍攝均勻光源作為比對標準，稱作平場。均勻光源可以承受白熾燈均勻照耀的白布，黃昏或晨光中的天光背景等，選擇確定的曝光時間拍攝多幅圖像，疊加平均便得平場。其中選擇天光背景時每拍一張之后都要旋轉望遠鏡，以防止最終的平場圖像中消滅星點。假設每個像元從均勻光源面接收到100個光子應轉換出60個電子〔設由于CCDCCD到準確的相對亮度。為606、57……，1000個電子的像元所接收的光子數可能并不一樣，這時要從最終的電子計數結果中除以各像元對應的平場值，便得到準確的相對亮度。通常業余天文攝影只做以上3星云屬于不行見波段范圍內，一般單反相機在CCD前面附加了一塊紅外截止濾外截止濾鏡。天文專用CCD無紅外截止濾鏡或者使用了更寬的紅外截止濾鏡，文文CCD拍攝的同樣的散射星云比照。單反相機：QHYCCD：由于彩色CCD的后期制作和操作相對簡潔，所以一般入門級的業余天好者使用彩色CCD的相對多一些，更專業的天文攝影都要使用黑白的CCD，由于黑白CCD靈敏度高，合成彩色照片后像素高，通過黑白CCD協作濾鏡進展不同波段的拍攝和科學爭論，業余天好者使用黑白CCD進展天文拍攝也在增加，或者由彩色升級到黑白。天文專用CCD正漸漸普及，天好者的拍攝水平也越來越高，我們也都漸漸拋棄單