線スペクトル偏光分光装置 CCD開発・製作報告

linearity

Sep 13, 2002.

linearity

積分時間を16〜19段階に変えてXe光源スペクトルを撮像。
各積分時間に対して、明るい部分と暗い部分2箇所の小さな領域を切り取り その部分の中間値カウントを求めた。
2つのgain設定(積分器積分時間τを変更)で測定した。
実験: 2002.9.8

図1-(a): 積分器積分時間τ=0800 ns(gain〜0.23e-/ADU)の場合のlinearity。
時間対カウント図。ほぼ一次関数的。切片が負となる。
カウントの大きなところで若干傾きが小さくなり、約52000ADU(〜225,000 e-)で full wellとなりサチレーションを起こす。

図1-(b): τ=800ns の場合の、暗い部分のlinearity。
カウントの小さい部分(< 2000ADU; < 8500 e-)で傾きが小さくなっている。

図2-(a): 積分器積分時間τ=2400 ns(gain〜0.68e-/ADU)の場合のlinearity。
時間対カウント図。ほぼ一次関数的。切片が負。

図2-(b): τ=2400ns の場合の、暗い部分のlinearity。
カウントの小さい部分(< 6000ADU; < 8500 e-)で傾きが小さくなっている。

linearity residual

上記linearityのデータから、linearity residual (Janesick CCD. p.117)を計算した。
カウント対linearity residual図。 明るい部分と暗い部分2箇所それぞれのデータを繋ぐため、同程度のカウントとなる積分時間を適当に選んで基準としている。

図3: カウント(ADU)-linearity residual(%)図。
赤、緑が、積分器積分時間τ=0800 ns(gain〜0.23e-/ADU)の場合、 青、紫がτ=2400ns (gain 〜 0.68 e-/ADU)の場合。

図4: カウント(electrons)-linearity residual(%)図。図3の横軸を gainで割ってelectron単位に直したもの。

gain (shutterless photon transfer)

shutterless photon transfer method (LED光を読みだし中に照射し、y方向に大きくオーバースキャン領域を撮って画像を取得。オーバースキャン領域のカラム内のカウントと分散比からgainを測定。)によってgainを測定した。
τ=800,1600,2400,3200ns の4 gain 設定で測定。
カウント値-gain図は、すなわちlinearity residualと同意となる。
(もしlinearityが完全であれば、同手法で測定するgainはカウントによらず一定となる)
実験: 2002.9.10

図5-(a): 4つのgain設定でのカウント値(ADU)-gain(ADU/e-)図。
gainが大きくなると、lineariyの悪いカウント値(ADU)範囲が広くなる。

図5-(b): 図5-(a)の小さなカウント部分の拡大図。

data files

t0800_1.xy| t0800_2.xy| t2400_1.xy| t2400_2.xy (linearity: exptime, count-bias)
ns0800.xy| ns1600.xy| ns2400.xy| ns3200.xy (gain: column, count, cout-bias, deviation, gain)

秋田谷 洋 (akitaya@astr.tohoku.ac.jp)