[논문]BOES CCD 카메라 1. 카메라 구성

박병곤; 장정균; 성현철; 장비호; 김강민; 한인우

doi:10.5303/pkas.2003.18.1.069

문제 정의

본 논문에서는 BOES의 여러 부분 중에서 CCD 카메라에 대한 부분만을 소개한다. 특히 이 카메라에 설치된 특별한 냉각 장치인 연속공급 방식 냉각기를 설명하고자 하며, 채택한 CCD 제어기의 제어 방식에 대하여 소개하고자 한다.
대한 부분만을 소개한다. 특히 이 카메라에 설치된 특별한 냉각 장치인 연속공급 방식 냉각기를 설명하고자 하며, 채택한 CCD 제어기의 제어 방식에 대하여 소개하고자 한다.

제안 방법

ESO의 CFC를 BOES CCD 카메라에 적용하여 온도변화를 측정하였다. CFC의 설정 온도를 -170。。로 설정한 상태에서 BOES CCD의 온도는 액체 질소 주입 시작 후 약 10시간 뒤 온도가 안정되었으며 안정된 온도는 약 -105。。였다.
개 발하지 않았다. 그 대 신 기 존에 사용하고 있던 영상관측용의 CCD 카메 라 제어 소프트웨 어 를 수정 하여 BOES CCD 카메 라를 제어 할 수 있도록 하였다. 영상 관측용 제어 소프트웨어는 육인수와 박병곤 (1996)에 잘 설명되어있다.
진다. 그러나 CCD 제어 프로그램 에서 소자의 온도를 읽어 들일 필요가 있으므로 CCD 소자 근처에 다이오드형 온도 센서를 설치하였다.
BOES에서는 냉각 장치 뿐아니 라 카메라 헤드 역시 ESO에서 구매 함으로써 CCD 카메라 하드웨어 개발에 드는 노력을 최소화하였다. 다만 BOES의 광학 설계에서 분광기 카메라의 여섯번째 렌즈를 CCD 카메라 윈도우로 사용하도록 설계되어 있으므로 카메라 헤드의 앞부분을 개조하여 여섯 번째 렌즈를 윈도우 대신 설치하였다. 또 렌즈의 뒷면에서 CCD 표면까지의 거리를 광학 설계에서 요구하는 15mm로 맞추기 위하여 CCD 아래에 알루미늄으로 만든 높이 조절판을 설치하였다.
ESO에서는 대용량의 액체질소 탱크에서 연속적으로 액체질소를 공급하여 CCD를 냉 각시 키는 연속공급형 냉각 장치 (이하 CFC; Continuous Flow Cryostat)를 개 발하여 고분산분광기인 FEROS와 UVES에 적용하여 안정 적으로 활용해 오고 있다. 따라서 BOES에서는 ESO의 CFC를 채택하였다.
다만 BOES의 광학 설계에서 분광기 카메라의 여섯번째 렌즈를 CCD 카메라 윈도우로 사용하도록 설계되어 있으므로 카메라 헤드의 앞부분을 개조하여 여섯 번째 렌즈를 윈도우 대신 설치하였다. 또 렌즈의 뒷면에서 CCD 표면까지의 거리를 광학 설계에서 요구하는 15mm로 맞추기 위하여 CCD 아래에 알루미늄으로 만든 높이 조절판을 설치하였다.
보현산천문대의 새로운 에셀 분광기 BOES의 분광선을 촬영 하기 위한 CCD 카메라를 제 작■하였다. BOES CCD 카메라는 광학설계에 따라 영국 E2V 사의 CCD 44-82 전하결합소자를 채택하였다.
SDSU Gen■[은 CCD 44・82의 제작사에서 제시 하는 적정 전압을 모두 생성해 내지 못한다. 본 연구에서는 이 문제를 해 결하기 위하여 제작사에서 제 시 하는 모든 전압을 -6矿 낮추어 적용하였다.
3리터 이다. 액체 질소 탱크와 CFC의 배출구는 모두분광실 바깥에 설치 하여 분광실 내부의 온도 변동을 최소화하였으며, 50 리터 탱크가 모두 비 었을 경우 CCD 카메라의 저온을 유지하면서 다시 채울 수 있도록 하였다.
일정한 온도와 습도를 항상 유지하여야 하는 고분산 분광관측실의 특성에 맞추기 위하여 BOES CCD 카메라의 냉각 장치는 액체질소 듀어 대신 ESO 에서 개발한 연속공급형 냉각 장치(CFC)를 채택하였다. CFC는 처음 개발한 이래 ESO에서 사용하는 대부분의 분광기에 채택된, 안정성이 보장된 냉각 장치이다.

대상 데이터

하기 위한 CCD 카메라를 제 작■하였다. BOES CCD 카메라는 광학설계에 따라 영국 E2V 사의 CCD 44-82 전하결합소자를 채택하였다. 카메라의 윈도우는 보통의 CCD 카메라에서 사용되는 평면 윈도우와 달리 BOES 분광기 카메 라의 여섯 번째 렌즈를 부착하였다.
BOES CCD 카메라는 보현산천문대의 영상관측용 CCD 카메 라를 제어 하는데 에 사용하고 있는 SDSU Gen-I 제어기를 사용하여 제어하였다. SDSU Gen■[은 CCD 44・82의 제작사에서 제시 하는 적정 전압을 모두 생성해 내지 못한다.
이를 위하여 불석에 히터와 온도 센서가 설치되어 있고 온도 제어기를 이용하여 히터의 온도를 75°。로 유지하여 주도록 한다. CFC의 온도 제어기는 Omega사의 CN₇₆000 시리즈 PID 온도 제 어장치를 사용하며 히터는 Phillips 사의 SEI10/25 시리즈를 사용한다. (Liezon 1999).
구매하였다. 구매 한 CCD 소자는 자외선 무반사 코팅 이 된 후면조사방식의 CCD로서 제작사에서 시험한 특성 시험 결과는 표 2에 요약하였다. 표 2는 가운데의 수평 선을 기준으로 아래와 위로 나뉘어 있는데 위쪽의 자료는 CCD 44-82의 표준크기 및 특징, 일련번호 등을 기술한 것이며, 아래쪽의 자료는 실제 구매한 소자를 제작사에서 시험한 결과를 제시한 것이다.
표 1어서 600nm를 기준으로 짧은 파장은 CCD 44-82, 긴 파장은 ST002A가 더 효율이 좋음을 알 수 있다. 따라서 BOES CCD 카메 라는 E2V사의 CCD 44-82를 채 택 하였다.
서론에서 기술한 바와 같이 BOES의 최종 영상은 광학계 설계에 따라 15 firn 정방형의 픽셀을 가진 2048 x 4096 픽셀의 CCD (30.7mm x 61.4mm)에 맞추어 설계되 었다. 이 사양을 만족하는 CCD 소자는 두 종류가 있는데 각각 미국 SITe사의 ST002A와 영국 E2V사의 CCD 44-82이다.
앞절에서 선정 한 CCD 소자를 E2V사로부터 구매하였다. 구매 한 CCD 소자는 자외선 무반사 코팅 이 된 후면조사방식의 CCD로서 제작사에서 시험한 특성 시험 결과는 표 2에 요약하였다.

이론/모형

BOES CCD 소자를 제어 하기 위한 제어 시스템은 미 국 Astronomical Research Camera (ARC) 사의 SDSU Gen-I 제 어 장치를 사용하였다. SDSU Gen-:[은 기존에 보현산천 문대 L8m 망원경의 영상 관측용 카메 라로 사용되고 있는 IK CCD 카메라 (박병곤 등 1995), 2K CCD 카메라 (박병곤 등 2001), 그리고 중분산 분광기 (김강민 1999).

성능/효과

두제 작사에서 표준으로 제 시 하는 후면조사방식 CCD 소자의 양자효율은 표 1과 같다. 표 1어서 600nm를 기준으로 짧은 파장은 CCD 44-82, 긴 파장은 ST002A가 더 효율이 좋음을 알 수 있다. 따라서 BOES CCD 카메 라는 E2V사의 CCD 44-82를 채 택 하였다.

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