針對我國大科學工程郭守敬望遠鏡（英文簡稱LAMOST，大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡）的特殊需求，中國科學院上海天文臺聯合光速視覺（QHYCCD）公司經過近3年多攻關和迭代研發，近日成功研製出了一款新型全製冷大靶面CCD相機。該相機性能優異，擁有多項原創設計，為我們打破國內高精尖設備對國外依賴的不良局面提供了一些示範，也為我國大科學工程的順利高效運行提供了國產化高性設備的基礎支持。
“它是一款採用400萬像素大靶面CCD圖像傳感器的全製冷CCD相機，外形小巧，內部電子學器件高度集成化，直徑和高度僅為十多釐米；有效感光面積大；信號讀出採用四通道讀出方式，讀出噪聲低；圖像下載速度快；採用微型高效全內置式超低噪聲開關電源以及高穩定性千兆網數據接口，傳輸距離遠（可達100米）；實現芯片和電路整體制冷、液冷散熱，無對外熱擾流等。”研究團隊的負責人、上海天文臺的齊朝祥研究員說。
在此基礎上，針對LAMOST導星器件工作強度大（長達9個月的觀測季全夜無休）且器件安裝空間狹窄的特點，該團隊對相機主要部件進行了模塊化設計，從而便於維修更換，極大提高了相機維護的可操作性和效率。
據齊朝祥介紹，本相機涉及的多項獨創設計中，部分想法來自上海天文臺，部分來自光速視覺公司。最終大家集思廣益、攻堅克難，經歷了7個版本的迭代，終於成功研製出相機。
2017年2月份開始，新研製相機陸續取代了之前在意大利定製的進口導星相機，目前已有6臺新型相機安裝並參與了LAMOST常規巡天觀測。計劃在今年9月份前實現LAMOST導星相機及其測控軟件的全面升級，屆時可實現所有相機的國產化更新，並且由於新相機靶面更大、性能更優、分佈更佳，有望進一步提高目前導星的精度和焦面形變檢測的精度，為LAMOST巡天獲取高質量光譜數據提供更有力的支持。齊朝祥指出，這款相機雖然是針對郭守敬望遠鏡研製，但它們也可用於後續其他需要大靶面相機的項目中。
圖1展示了CCD芯片和相機內部高度集成的電路。
圖2、3展示了相機的外形和安裝到LAMOST焦面後與4000多個光譜光纖定位機構在一起工作的實際效果
相關背景介紹
中國科學院上海天文臺是我國大科學工程郭守敬望遠鏡的建設單位之一。自2006年開始，原上海天文臺天體測量團組（團組成員包括趙銘、唐正宏、於湧、齊朝祥、毛銀盾、李巖等）根據郭守敬望遠鏡的特殊性和相關技術難點，獨創性地設計研製了一整套天體測量軟硬件系統。十二年來，這一套系統一直扮演著望遠鏡的“引導者”的角色，為大科學工程的先導和常規光譜巡天工作提供了可靠的保駕護航服務。近五年來，主要由齊朝祥負責這套系統的升級和維護工作。據齊朝祥介紹，這套系統的使用貫穿於郭守敬望遠鏡的整個觀測流程，具體可分為四方面內容：在觀測前，為巡天戰略子系統指定引導星，並計算出所有目標星的焦面位置和光纖定位參數；在觀測中，為望遠鏡提供指向跟蹤參數歷表，通過焦面的導星CCD實時對望遠鏡的跟蹤進行偏差改正；監測焦面重力和熱形變並實時修正；監測光學像質，反饋給觀測控制系統以供參考。
科學聯繫人：
齊朝祥， 中國科學院上海天文臺，[email protected]
新聞聯繫人：
左文文，中國科學院上海天文臺，[email protected]，021-34775125
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