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Institut für Astronomie und Astrophysik

Abteilung Astronomie

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Dissertation Jürgen Barnstedt


Entwicklung eines photonenzählenden transportablen Kamerasystems für Astronomische Anwendungen im sichtbaren Spektralbereich

Summary.
Es wird die Weiterentwicklung eines photonenzählenden, ortsauflösenden EUV-Mikrokanalplatten-Detektors beschrieben. Entwicklungsziel war ein photonenzählendes transportables Kamerasystem für die optische Astronomie. Das realisierte System besteht aus: a) dem Mikrokanalplatten-Detektor mit vorgeschalteter Photokathode, b) der vollständig digital arbeitenden Auswerte-Elektronik (Digitaler Positions-Analysator, DPA) und c) als Computersystem zur Datenerfassung, Datenarchivierung und Datenauswertung aus einer LSI 11/23+ mit 2,25 MByte Arbeitsspeicher, 80-MByte Plattenlaufwerk, einem Magnetbandgerät sowie einem hochauflösenden Grafikterminal mit Hardcopy-Drucker. Die Datenerfassung ist als Echtzeit-Bildintegration im Arbeitsspeicher der LSI 11/23+ realisiert; z.Zt. können maximal 30000 Ereignisse/s erfaßt werden. Die serielle Datenerfassung auf Magnetband wird vorbereitet. Diese würde auch das Erfassen der Zeitkoordinaten aller Ereignisse ermöglichen.
Der Mikrokanalplatten-Detektor enthält eine Keil-Streifen-Anode (engl.: wedge and strip anode) zur Positionskodierung der einzelnen Ereignisse durch Ladungsteilung. Die Abbildungseigenschaften der Anode werden anhand von Simulationsrechnungen dargestellt. Wesentlich ist dabei die Ladungsverteilung in einer auf die Anode auftreffenden Elektronenwolke. Ein Meßverfahren zur Bestimmung dieser Ladungsverteilung wird vorgestellt.
Die Eigenschaften des Kamerasystems sind folgende: Die effektive Anodenbreite beträgt 37 mm, die Kathodenfläche umfaßt 15 mm x 32 mm. Die Auswerte-Elektronik hat eine Totzeit von 3 µs pro Ereignis und liefert die Ortskoordinaten mit 2 x 12 Bit digitaler Auflösung. Die vom Computer erfaßten Bilder haben wegen des beschränkten Speicherplatzes ein Format von 512 x 1024 Bildpunkten. Das Auflösungsvermögen des Detektors wird vor allem begrenzt durch die nahfokussierte Abbildung der Photoelektronen auf die Mikrokanalplatte. Es ist stark wellenlängenabhängig und beträgt für eine Wellenlänge von 550 nm etwa 20 Lp/mm. Diesem Wert wäre eine digitale Auflösung von 11 Bit am besten angepaßt. Der Kathodenuntergrund beträgt bei Raumtemperatur etwa 2000 Ereignisse/s.
Als erste astronomische Ergebnisse werden Messungen des planetarischen Nebels NGC 40, aufgenommen mit verschiedenen schmalbandigen Interferenzfiltern, dargestellt.
 

Dissertation (12,22 Mb PDF file including figures)


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Jürgen Barnstedt | Impressum
Last modified 29 Aug 2011
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