我国新型大靶面全制冷CCD相机成功研制并应用

　　针对我国大科学工程郭守敬望远镜（英文简称LAMOST，大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜）的特殊需求，中国科学院上海天文台联合光速视觉（QHYCCD）公司经过近3年多攻关和迭代研发，近日成功研制出了一款新型全制冷大靶面CCD相机。该相机性能优异，拥有多项原创设计，为我们打破国内高精尖设备对国外依赖的不良局面提供了一些示范，也为我国大科学工程的顺利高效运行提供了国产化高性设备的基础支持。

图1 展示了CCD芯片和相机内部高度集成的电路

　　“它是一款采用400万像素大靶面CCD图像传感器的全制冷CCD相机，外形小巧，内部电子学器件高度集成化，直径和高度仅为十多厘米；有效感光面积大；信号读出采用四通道读出方式，读出噪声低；图像下载速度快；采用微型高效全内置式超低噪声开关电源以及高稳定性千兆网数据接口，传输距离远（可达100米）；实现芯片和电路整体制冷、液冷散热，无对外热扰流等。”研究团队的负责人、上海天文台的齐朝祥研究员说。

　　在此基础上，针对LAMOST导星器件工作强度大（长达9个月的观测季全夜无休）且器件安装空间狭窄的特点，该团队对相机主要部件进行了模块化设计，从而便于维修更换，极大提高了相机维护的可操作性和效率。

　　据齐朝祥介绍，本相机涉及的多项独创设计中，部分想法来自上海天文台，部分来自光速视觉公司。最终大家集思广益、攻坚克难，经历了7个版本的迭代，终于成功研制出相机。

　　2017年2月份开始，新研制相机陆续取代了之前在意大利定制的进口导星相机，目前已有6台新型相机安装并参与了LAMOST常规巡天观测。计划在今年9月份前实现LAMOST导星相机及其测控软件的全面升级，届时可实现所有相机的国产化更新，并且由于新相机靶面更大、性能更优、分布更佳，有望进一步提高目前导星的精度和焦面形变检测的精度，为LAMOST巡天获取高质量光谱数据提供更有力的支持。齐朝祥指出，这款相机虽然是针对郭守敬望远镜研制，但它们也可用于后续其他需要大靶面相机的项目中。

　　相关背景介绍：

　　中国科学院上海天文台是我国大科学工程郭守敬望远镜的建设单位之一。自2006年开始，原上海天文台天体测量团组（团组成员包括赵铭、唐正宏、于涌、齐朝祥、毛银盾、李岩等）根据郭守敬望远镜的特殊性和相关技术难点，独创性地设计研制了一整套天体测量软硬件系统。十二年来，这一套系统一直扮演着望远镜的“引导者”的角色，为大科学工程的先导和常规光谱巡天工作提供了可靠的保驾护航服务。近五年来，主要由齐朝祥负责这套系统的升级和维护工作。据齐朝祥介绍，这套系统的使用贯穿于郭守敬望远镜的整个观测流程，具体可分为四方面内容：在观测前，为巡天战略子系统指定引导星，并计算出所有目标星的焦面位置和光纤定位参数；在观测中，为望远镜提供指向跟踪参数历表，通过焦面的导星CCD实时对望远镜的跟踪进行偏差改正；监测焦面重力和热形变并实时修正；监测光学像质，反馈给观测控制系统以供参考。