Une équipe de recherche dirigée par le professeur Wang Jian, concepteur en chef adjoint du Wide Field Survey Telescope (WFST) et membre du corps professoral du State Key Laboratory of Nuclear Detection and Nuclear Electronics de l’École de physique de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), a mis au point la technologie clé de la caméra à mise au point principale. Les résultats ont été publiés dans Transactions IEEE sur l’instrumentation et la mesure.
Les caméras à grand champ sont l’équipement de base des télescopes à grand champ. En raison des limitations de taille des capteurs individuels, un seul capteur ne peut pas satisfaire les besoins d’un grand plan focal pour les caméras à champ large. Par conséquent, la technologie critique dans le développement des caméras à grand champ réside dans l’assemblage en mosaïque de détecteurs à grande cible.
Les matrices à plan focal de haute précision nécessitent à la fois une fabrication méticuleuse et une mesure précise. Étant donné que les détecteurs fonctionnent généralement à basse température pour réduire le courant d’obscurité, les mesures doivent être effectuées à la fois à température ambiante et à basse température. Cela garantit que le détecteur conserve une excellente planéité dans des conditions froides, améliorant ainsi la qualité d’imagerie du détecteur.
Sur la base des développements actuels de l’astronomie tant au niveau national qu’international, et conformément aux tendances de croissance observées dans la science et la technologie astronomiques, des efforts ont été déployés en Chine pour capitaliser sur l’expertise et la recherche fondamentale des équipes de recherche existantes.
Après des années de préparation et d’accumulation, l’USTC et le Purple Mountain Observatory du CAS ont proposé conjointement la construction du WFST, un télescope d’ouverture de 2,5 mètres doté des capacités d’étude du ciel les plus avancées de l’hémisphère nord. Cette entreprise vise à établir une position de leader dans les observations astronomiques dans le domaine temporel.
Un élément central du WFST est sa caméra principale en mosaïque à grand plan focal. L’imagerie scientifique de cette caméra est assemblée à partir d’une mosaïque de neuf puces CCD 9K × 9K, ce qui donne un diamètre de surface cible d’imagerie conçu de D325 mm. La planéité de surface de l’image assemblée est inférieure à PV20um. Cela en fait le plus grand de son genre au niveau national et le positionne au premier rang mondial.
La spécification de planéité de la mosaïque du plan focal pour le WFST est exceptionnellement stricte. L’un des principaux défis du développement de la caméra principale consiste à effectuer des mesures de haute précision, en particulier dans des conditions froides.
L’équipe s’est attaquée aux principaux défis technologiques associés à la caméra à mise au point principale. Cela comprend l’emballage à froid sous vide des détecteurs, la mesure et l’assemblage de haute précision de détecteurs à grande cible, la lecture et la commande à faible bruit et à faible puissance des détecteurs, et un contrôle efficace de la caméra.
Pour la mesure de haute précision de grands détecteurs de cibles, l’équipe a surmonté les défis de la mesure sans contact d’une planéité élevée dans des conditions froides. Ils ont introduit une méthode de mesure par triangulation différentielle, basée sur la triangulation laser, adaptée aux capteurs dans des conditions de conditionnement à basse température.
L’erreur de mesure sous vide ne dépasse pas 0,5 % et la précision des mesures répétées peut atteindre ± 2 μm. Sur cette base, ils ont achevé le développement de l’instrument de mesure DTS et ont finalement réalisé des mesures de la caméra à mise au point primaire WFST dans des conditions de basse température.
La caméra de mise au point primaire WFST a maintenant été développée avec succès et transportée à Cold Lake, où elle sera installée et intégrée au corps principal du télescope pour l’étalonnage et les tests.
Plus d’information:
Yihao Zhang et al, mesure de planéité de haute précision pour les matrices de plans focaux en mosaïque cryogénique, Transactions IEEE sur l’instrumentation et la mesure (2023). DOI : 10.1109/TIM.2023.3295464
Fourni par l’Université des sciences et technologies de Chine