Fotografia astronomica con camera CCD

Liceo Statale “Leonardo” – Liceo Scientifico e Linguistico - Giarre (CT)www.liceoleonardogiarre.it

Classe 3a H indirizzo Brocca ScientificoCassisi CarloCavallaro FlaviaCavallaro MariaritaCucuccio DavideLeonardi AngeloMauro AlessandroMiano Arianna

Docente:Prof. Pietro Romano

Sommario delle attività

3. Realizzazione di foto con le attrezzature del Liceo Statale “Leonardo” di Giarre.

2. Incontro con l’astrofotografo Giovanni Benintende (conferenza del 27 gennaio 2012 presso il nostro Istituto);

1. PLS Astrofisica Bidimensionale – INAF OACT (Attività teorica e laboratoriale – 14 e 16 febbraio 2012 tot.: 6 ore);

Istituto Nazionale Astrofisica - Osservatorio Astrofisico - Catania Progetto Lauree Scientifiche 2011-2012

Astrofisica Bidimensionale14-16 febbraio 2012

Elettronica di controllo – Massimiliano Belluso

OD

OS

RDRSW

Output Node Output

Transistor

Reset Transistor

SummingWell--end of serial register

VoutCaratterizzazione e calibrazione in laboratorio di rivelatori per strumentazione astronomica – Alessandro Grillo

Descrizione dei principi di funzionamento dei rivelatori bidimensionali di immagini basati sulla tecnologia CCD (Charge Coupled Device) - Sergio Billotta

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Le osservazioni astronomiche– Gabriella Caniglia

Astrofotografia: la Scienza incontra l’ArteRelatore: Giovanni Benintende (http://www.astrogb.com/)

27 gennaio 2012

Immagine Raw

Il formato scientifico standard delle immagini prodotte da un CCD è denominato FITS (Flexible Image Transport System).Questo standard supporta vari formati di dati (8, 32,64 bit).Le camere CCD amatoriali operano invece con un formato a 16 bit.

Un sensore che adotta un formato dati a 16 bit può quindi memorizzare, in ogni suo pixel, un numero tra 0 e 65535.Questo numero è l’ A.D.U. o Analog to Digital Unit e rappresenta appunto l'unità di misura dell'intensità luminosa di un pixel.Gli elettroni catturati durante l'esposizione vengono convertiti in ADU dall'integrato ADC .

536.65216

Immagine Dark

Il segnale registrato su ogni pixel di un CCD può, in alcuni casi, avere una componente addizionale che non ha nulla a che fare con il numero di fotoni che colpiscono quel particolare pixel. Questo segnale è essenzialmente un rumore di tipo termico: il moto degli atomi (proporzionale alla loro temperatura) nel materiale semiconduttore che compone il CCD stesso, è la causa del deposito di cariche (elettroni) all'interno del pixel. Per minimizzare questo fenomeno, tutti i CCD utilizzati nelle immagini astronomiche vengono portati a bassissime temperature.

Per rimuovere questo segnale termico dalle immagini, si deve acquisire un frame separato contenente soltanto il segnale termico e sottrarlo all'immagine da correggere. Questo si può ottenere riprendendo un'esposizione della stessa durata dell'immagine da correggere, ma tenendo l'otturatore chiuso cioè in condizioni di totale oscurità: il frame così ottenuto viene chiamato "dark frame".

Immagine Flat

Un altro problema con le camere CCD è che la risposta del silicio alla luce può cambiare leggermente da pixel a pixel, dovuta alle variazioni di composizione chimica, alle dimensioni e alla forma degli elettrodi, all'effetto vignettatura delle ottiche o più semplicemente alla sporcizia e alla polvere che si accumula sulla finestra che protegge il sensore. Se queste variazioni non vengono corrette, porteranno inevitabilmente ad errori nella misura delle magnitudini delle stelle o di altre sorgenti celesti e comunque degraderanno la qualità dell’immagine.

Molti astronomi riprendono il Flat field all’alba o al tramonto, su una zona di cielo che presenta luminosità uniforme.Un altro metodo consiste nell’utilizzare uno schermo bianco illuminato da una lampada all'interno della cupola. Noi abbiamo utilizzato una Flat box.

Si ovvia a questo problema effettuando una esposizione su uno sfondo uniformemente illuminato (Flat Field) e per un tempo tale da portare il valore medio ADU a circa il 60% del range dinamico del sensore.

ADU000.40%60536.65

Calibrazione dell’immagine

fieldFlat

Dark-Raw calibrata Immagine

Attrezzature (fondi Europei FESR)

• Telescopio di ripresa: rifrattore Skywatcher ED120 (D: 120 mm, F:900 mm) su montatura equatoriale motorizzata CGEM

• Telescopio guida: Skywatcher D70 F500

• Camera guida: Magzero MZ-5m

• Camera CCD di ripresa: Magzero QHY8L a colori

M51 – Galassia Whirlpool

(immagine Raw – 28 marzo 2012 – singola posa di 10 minuti)

M51 – Galassia Whirlpool

Sintesi colore su immagine Raw (Astroart)

Effetto vignettaturaAloniPunti scuri

Sintesi colore su immagine (Raw – dark)/ Flat (Astroart)

M51 – Galassia Whirlpool

M42 – Grande nebulosa di Orione

IC434 – Nebulosa Testa di Cavallo

Grazie per l’attenzione1888: Williamina Fleming