pco.edge 5.5助力外太空观测二：红外干涉仪为目的的气球望远镜项目
2026-07-17 来源:本站 点击次数:69The Balloon Experimental Twin Telescope for Infrared Interferometry (BETTII):
An Experiment for High Angular Resolution in the Far-Infrared
红外干涉测量用球载双望远镜实验（BETTII）
An Experiment for High Angular Resolution in the Far-Infrared
红外干涉测量用球载双望远镜实验（BETTII）
远红外高角度分辨率实验
S. A. RINEHART, M. RIZZO, D. J. BENFORD, D. J. FIXSEN, T. J. VEACH, A. DHABAL, D. T. LEISAWITZ, L. G. MUNDY, R. F. SILVERBERG, R. K. BARRY, J. G. STAGUHN, R. BARCLAY, J. E. MENTZELL, M. GRIFFIN, P. A. R. ADE, E. PASCALE, G. KLEMENCIC, G. SAVINI, AND R. JUANOLA-PARRAMON
S. A. Rinehart et al 2014 PASP 126 660
https://doi.org/10.1086/677402
S. A. RINEHART, M. RIZZO, D. J. BENFORD, D. J. FIXSEN, T. J. VEACH, A. DHABAL, D. T. LEISAWITZ, L. G. MUNDY, R. F. SILVERBERG, R. K. BARRY, J. G. STAGUHN, R. BARCLAY, J. E. MENTZELL, M. GRIFFIN, P. A. R. ADE, E. PASCALE, G. KLEMENCIC, G. SAVINI, AND R. JUANOLA-PARRAMON
S. A. Rinehart et al 2014 PASP 126 660
https://doi.org/10.1086/677402
【摘要翻译】
用于红外干涉测量的球载双望远镜实验（BETTII）是一种新型的球载远红外干涉仪，旨在提供远红外（30–90 μm）的空间分辨光谱。8米基线与双傅里叶迈克尔逊干涉仪的结合，使识别并提取密集的天文源信息成为可能，同时此设施也为每个源提供低分辨率光谱。在这个波长范围内，BETTII将提供亚弧秒级的角分辨率，这种能力是其他远红外设备无法比拟的。本文概述了BETTII实验的整个设计，并对预计的飞行性能作了简要的讨论。
图文节选（1）
图1：此处显示了BETTII的总体设计。本文分为三个主要部分，与图中标示的主要元素相对应：外部光学元件（计量桁架）、仪器和外骨骼/控制系统。
图文节选（2）
图2：BETTII桁架于2012年完工；这里的图片显示了组装完成时的桁架。插图显示了额外的细节。各管通过不锈钢节点连接在一起。每个节点的连接都使用一个3/8''螺栓，螺栓带有球形垫圈，以允许桁架弯曲。对于较长的管子，聚乙烯垫圈用于补偿有效载荷上升到气球高度时预期的热收缩差。
图文节选（3）
BETTII是一种球载8米基线迈克尔逊恒星干涉仪（图1），它有两个椭圆定星镜，定星镜在天空中的光束可对应于直径50厘米的圆形光圈。低温仪器有两个波段（30–55和55–90微米） ，在40微米处提供0.5” 的角度分辨率， 光谱分辨率高达R ∼ 200. BETTI的质量约为1000公斤；在1182万立方英尺的气球上，BETTI可以升至12万英尺的高度。虽然原则上BETTII可以在白天获得科学数据，但对于第一次飞行，最好是最大限度地利用漂浮时段内的黑夜时间。假设早上从萨姆纳堡发射，总飞行时间将超过16小时。该仪器本身是一个“双傅里叶”迈克尔逊干涉仪，类似于设想中用于航天的有潜在高性能的干涉仪（如SPIRIT）。双傅里叶仪器为BETTII提供了两个关键优势。首先，它同时提供空间和光谱信息。第二，它允许宽场干涉测量。传统的迈克尔逊干涉仪使用单个探测器；视场（“主光束”）由单个光收集孔的大小决定。通过使用探测器阵列，可以在不同的像元上同时观察多个相邻的主光束对应的干涉图。将空间信息在探测器上进行编码并作为相对偏移参考，以识别来自不同光源的白光条纹包之间的零路径差（ZPD）位置。双傅里叶干涉仪，配备了一个合适的探测器阵列，因此可以同时提供宽广视野的高空间分辨率和中等光谱分辨率信息。
Star camera是一个内部人员搭建的相机系统，本福德等人（2012年）对star camera进行了描述。此相机系统提供了在R.A.和decl.上的1” RMS指向信息，以及在瞄准镜周围全面的40” RMS信息。单个帧曝光时间为100毫秒；天体测量计算主导着指向确定率，每1-2秒确定一次新的指向解。然而，单帧将以最大读出速率获得，并将额外的帧用于地面上的飞行后重建指向环节。值得注意的是，这些结果是基于在马里兰州绿带城的地面观测情况，那里的观测条件通常是不太好；当相机在更温和的环境（例如气球飞行的高空环境）下工作时，我们预期会有更好的结果。Star camera系统由一个采用CMOS探测器阵列的pco.edge相机、一个带有机械聚焦系统的300毫米商用相机镜头、一个挡板管和计算机组成。Star camera安装在计量桁架上，而用于读取相机数据和计算指向位置的计算机则安装在外骨骼架子上。Star camera在3:18 × 2:68°的FOV上收集数据，并使用哥伦比亚大学为EBEX实验开发的算法（Oxley et al.2004），并且在卡迪夫大学进行了修正，以达到所需的指向精度。Star camera在控制系统中用来校正陀螺仪的偏差和漂移。它还提供“在空间中丢失”状态的确定指向能力。
Star camera是一个内部人员搭建的相机系统，本福德等人（2012年）对star camera进行了描述。此相机系统提供了在R.A.和decl.上的1” RMS指向信息，以及在瞄准镜周围全面的40” RMS信息。单个帧曝光时间为100毫秒；天体测量计算主导着指向确定率，每1-2秒确定一次新的指向解。然而，单帧将以最大读出速率获得，并将额外的帧用于地面上的飞行后重建指向环节。值得注意的是，这些结果是基于在马里兰州绿带城的地面观测情况，那里的观测条件通常是不太好；当相机在更温和的环境（例如气球飞行的高空环境）下工作时，我们预期会有更好的结果。Star camera系统由一个采用CMOS探测器阵列的pco.edge相机、一个带有机械聚焦系统的300毫米商用相机镜头、一个挡板管和计算机组成。Star camera安装在计量桁架上，而用于读取相机数据和计算指向位置的计算机则安装在外骨骼架子上。Star camera在3:18 × 2:68°的FOV上收集数据，并使用哥伦比亚大学为EBEX实验开发的算法（Oxley et al.2004），并且在卡迪夫大学进行了修正，以达到所需的指向精度。Star camera在控制系统中用来校正陀螺仪的偏差和漂移。它还提供“在空间中丢失”状态的确定指向能力。
【关于pco.edge 5.5】
pco.edge 5.5 具有新异的科研级CMOS（sCMOS）芯片，能提供清晰的图像质量和准确的测量结果。为需要超高分辨率、高帧速率、16位动态范围、高量子效率和多种快门选项的用户精心设计，并且具有彩色芯片型号。
- 热稳定（制冷）0°C / +5°C / +7°C
- 超低中值读出噪音1.0 e-
- 高分辨率2560×2160像素
- 动态范围30 000 : 1 (CLHS, USB) / 27 000 : 1 (CL)
- 量子效率可达60%
- 快门曝光时间: 500 µs to 2 s（RS）
- 最高帧速率100 fps
- 滚动快门或全域快门/全域重置快门
- Camera Link全接口或者USB 3.0接口
- 黑白或者彩色芯片
- 紧凑机身设计: 102×79×70 mm3
- 可选项：水制冷系统
【关于埃赛力达科技Excelitas Technologies Corp.】
埃赛力达是一家技术经验丰富供应商，致力于提供先进的、改善生活的革新技术，为生命科学、先进工业、新一代半导体、航空航天等各终端市场的全世界企业提供服务。公司总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡。埃赛力达是光子技术设计、开发和制造领域的重要合作伙伴，为全世界客户提供传感、检测、成像、光学和特种光源方面的前沿创新技术。
广州市元奥仪器有限公司作为埃赛力达在国内的核心代理商，根据用户的不同需求提供具备高性能、高质量的产品，为客户提供专业的方案与报价，欢迎咨询！
【关于元奥仪器】广州市元奥仪器有限公司作为埃赛力达在国内的核心代理商，根据用户的不同需求提供具备高性能、高质量的产品，为客户提供专业的方案与报价，欢迎咨询！
广州市元奥仪器有限公司从事引进欧美高端光电相关领域的仪器设备与提供系统集成的服务商。本公司是一家有一定工程技术根基的高质素专业公司，为客户提供专业的高端的仪器与产品。我们拥有充满活力的销售队伍与受过原厂培训、经验丰富的售后服务队伍，同时我们具有丰富仪器技术知识和应用经验的人员，这是我司成功和发展的基本保障，是我们的信心所在，也是客户寄以信任的基础，我们衷心感谢各位客户长期以来对我司的充分信赖和鼎力支持。我司代理众多国际上高端品牌的光学成像系统与光机系统，如德国Excelitas PCO公司、加拿大Excelitas LED光源、美国FLI公司、美国MEDIACY公司、英国Prior公司、美国BNC公司、日本GOYO OPTICAL公司等等。
我司凭借多年在成像领域的应用经验与成功案例，我们为您提供各种成像设备与系统产品，科学级CCD相机、高速摄像机、高灵敏度相机、工业相机、超高灵敏度相机、sCMOS科学相机与水下摄像机。主要应用在天文成像、工业成像、光谱成像分析、机器视觉和其他在科研对成像有高要求的测量领域。
我们以专业的知识及热忱的服务，期望为用户提供途径而达到更好的工作效率而努力，本着不断吸收新知的精神，让用户能享用信息科技所带来的便利。努力保持在物理光学、高速摄影、工业检测、分析化学，环境环保等领域的仪器设备各方面上给用户提供全新的技术产品。
“专业的知识，优质的售后服务，专门的技术支持力量”，这是我公司所一向的待客宗旨，把一整套优质的服务贯彻于售前、售后服务中，这是我们的承诺。
我们所代理的仪器设备已广泛应用于各著名大学、研究单位、工业生产领域、医院等。让我们与新老客户朋友一起，继往开来，与时共进......如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流，公司网址：www.gzyaco.com、电话：400-860-2677。
我司凭借多年在成像领域的应用经验与成功案例，我们为您提供各种成像设备与系统产品，科学级CCD相机、高速摄像机、高灵敏度相机、工业相机、超高灵敏度相机、sCMOS科学相机与水下摄像机。主要应用在天文成像、工业成像、光谱成像分析、机器视觉和其他在科研对成像有高要求的测量领域。
我们以专业的知识及热忱的服务，期望为用户提供途径而达到更好的工作效率而努力，本着不断吸收新知的精神，让用户能享用信息科技所带来的便利。努力保持在物理光学、高速摄影、工业检测、分析化学，环境环保等领域的仪器设备各方面上给用户提供全新的技术产品。
“专业的知识，优质的售后服务，专门的技术支持力量”，这是我公司所一向的待客宗旨，把一整套优质的服务贯彻于售前、售后服务中，这是我们的承诺。
我们所代理的仪器设备已广泛应用于各著名大学、研究单位、工业生产领域、医院等。让我们与新老客户朋友一起，继往开来，与时共进......如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流，公司网址：www.gzyaco.com、电话：400-860-2677。
相关文章
更多 >