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Marana相机的高精度光度测量:I 实验室测试

天体物理仪器与方法 2025-10-17 v1

摘要

科学 CMOS 相机正在成为现代观测天文学中越来越流行的技术。我们对 CMOS 图像传感器技术在进行高精度光度测量方面的能力进行了详细的实验室表征,针对Marana 4.2BV-11 CMOS 相机进行测试。我们在最快帧率(FFR)和高动态范围(HDR)模式下对相机进行表征。我们的评估包括读出噪声、暗电流、光响应和暗信号非均匀性、量子效率和窗口透射率。发现读出噪声为FFR模式下的1.577\,e^-,对于HDR模式下的读出噪声底为1.571\,e^-,当信号水平约为1800\,e^-时。偏置水平显示出暗信号非均匀性,FFR和HDR模式下的分别为0.318\,e^-和0.232\,e。像素阱容量达到FFR模式下的2366e^-`。像素阱容量达到FFR模式下的2366 e^-pixpix^{-1}HDR模式下为69026e,HDR模式下为69026 e^-pixpix^{-1},动态范围为93dB。该相机表现出良好的线性,FFR模式的线性误差为0.099%HDR模式的线性误差为0.122%。图像阵列上的均匀性显示出FFR模式下的光响应非均匀性为0.294%HDR模式下的光响应非均匀性为0.131%。暗电流显示出明显的荧光图案,导致FFR模式和HDR模式下的平均暗电流分别为,动态范围为93\,dB。该相机表现出良好的线性,FFR模式的线性误差为0.099\,\%,HDR模式的线性误差为0.122\,\%。图像阵列上的均匀性显示出FFR模式下的光响应非均匀性为0.294\,\%,HDR模式下的光响应非均匀性为0.131\,\%。暗电流显示出明显的荧光图案,导致FFR模式和HDR模式下的平均暗电流分别为1.674\pm0.011\eps\,\eps\,和1.617\pm0.008\eps,在温度为25\,\eps\,,在温度为-25\,^\circ$C时恒定。我们测量了可见光谱范围内的量子效率,峰值在560\,nm处为>95\,\%。我们的测试表明,Marana CMOS 相机有潜力可以进行精确的光度测量。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.14484,
  title  = {High-Precision Photometry with a scientific CMOS Camera: I Lab Testing of the Marana camera},
  author = {Ioannis Apergis and Daniel Bayliss and Leonidas Asimakoulas and Paul Chote and James McCormac and Morgan A. Mitchell and Sam Gill and Philip G. Steen and Peter Wheatley},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.14484},
  year   = {2025}
}

备注

27 pages, 25 figures, Accepted to RAS Techniques and Instruments