Liceo Statale “Leonardo” – Liceo Scientifico e Linguistico - Giarre (CT)
www.liceoleonardogiarre.it
Fotografia astronomica con camera CCD
Classe 3a H indirizzo Brocca Scientifico
Cassisi Carlo
Cavallaro Flavia
Cavallaro Mariarita
Cucuccio Davide
Leonardi Angelo
Mauro Alessandro
Miano Arianna
Docente:
Prof. Pietro Romano
Sommario delle attività
1. PLS Astrofisica Bidimensionale – INAF OACT (Attività teorica e
laboratoriale – 14 e 16 febbraio 2012 tot.: 6 ore);
2. Incontro con l’astrofotografo Giovanni Benintende (conferenza del
27 gennaio 2012 presso il nostro Istituto);
3. Realizzazione di foto con le attrezzature del Liceo Statale “Leonardo”
di Giarre.
Istituto Nazionale Astrofisica - Osservatorio Astrofisico - Catania
Progetto Lauree Scientifiche 2011-2012
Astrofisica Bidimensionale
14-16 febbraio 2012
Descrizione dei principi di funzionamento dei rivelatori
bidimensionali di immagini basati sulla tecnologia CCD
(Charge Coupled Device) - Sergio Billotta
1
2
3
SW R
RD OD
Reset
Transistor
Elettronica di controllo – Massimiliano Belluso
Summing
Output
Well Node
--end of serial register
Output
Transistor
OS
Caratterizzazione
e
calibrazione
in
laboratorio di rivelatori per strumentazione
astronomica – Alessandro Grillo
Vout
Le osservazioni astronomiche– Gabriella Caniglia
Astrofotografia: la Scienza incontra l’Arte
Relatore: Giovanni Benintende (http://www.astrogb.com/)
27 gennaio 2012
Immagine Raw
Il formato scientifico standard delle immagini prodotte da un CCD è denominato FITS
(Flexible Image Transport System).
Questo standard supporta vari formati di dati (8, 32,64 bit).
Le camere CCD amatoriali operano invece con un formato a 16 bit.
216  65.536
Un sensore che adotta un formato dati a 16 bit può quindi memorizzare, in ogni
suo pixel, un numero tra 0 e 65535.
Questo numero è l’ A.D.U. o Analog to Digital Unit e rappresenta appunto l'unità
di misura dell'intensità luminosa di un pixel.
Gli elettroni catturati durante l'esposizione vengono convertiti in ADU dall'integrato
ADC .
Immagine Dark
Il segnale registrato su ogni pixel di un CCD può, in alcuni casi, avere una componente
addizionale che non ha nulla a che fare con il numero di fotoni che colpiscono quel
particolare pixel. Questo segnale è essenzialmente un rumore di tipo termico: il moto
degli atomi (proporzionale alla loro temperatura) nel materiale semiconduttore che
compone il CCD stesso, è la causa del deposito di cariche (elettroni) all'interno del pixel.
Per minimizzare questo fenomeno, tutti i CCD utilizzati nelle immagini astronomiche
vengono portati a bassissime temperature.
Per rimuovere questo segnale termico dalle immagini, si deve acquisire un frame
separato contenente soltanto il segnale termico e sottrarlo all'immagine da correggere.
Questo si può ottenere riprendendo un'esposizione della stessa durata dell'immagine da
correggere, ma tenendo l'otturatore chiuso cioè in condizioni di totale oscurità: il frame
così ottenuto viene chiamato "dark frame".
Immagine Flat
Un altro problema con le camere CCD è che la risposta del silicio alla luce può cambiare
leggermente da pixel a pixel, dovuta alle variazioni di composizione chimica, alle
dimensioni e alla forma degli elettrodi, all'effetto vignettatura delle ottiche o più
semplicemente alla sporcizia e alla polvere che si accumula sulla finestra che protegge il
sensore. Se queste variazioni non vengono corrette, porteranno inevitabilmente ad errori
nella misura delle magnitudini delle stelle o di altre sorgenti celesti e comunque
degraderanno la qualità dell’immagine.
Si ovvia a questo problema effettuando una esposizione su uno sfondo uniformemente
illuminato (Flat Field) e per un tempo tale da portare il valore medio ADU a circa il 60%
del range dinamico del sensore.
65.536  60%  40.000 ADU
Molti astronomi riprendono il Flat field all’alba o al tramonto, su
una zona di cielo che presenta luminosità uniforme.
Un altro metodo consiste nell’utilizzare uno schermo bianco
illuminato da una lampada all'interno della cupola.
Noi abbiamo utilizzato una Flat box.
Calibrazione dell’immagine
Immagine calibrata 
Raw - Dark
Flat field
Attrezzature (fondi Europei FESR)
•
Telescopio di ripresa: rifrattore
Skywatcher ED120 (D: 120
mm, F:900 mm) su montatura
equatoriale motorizzata CGEM
•
Telescopio guida: Skywatcher
D70 F500
•
Camera guida: Magzero MZ5m
•
Camera CCD di ripresa:
Magzero QHY8L a colori
M51 – Galassia Whirlpool
(immagine Raw – 28 marzo 2012 – singola posa di 10 minuti)
M51 – Galassia Whirlpool
Effetto vignettatura
Aloni
Punti scuri
Sintesi colore su immagine Raw (Astroart)
M51 – Galassia Whirlpool
Sintesi colore su immagine (Raw – dark)/ Flat (Astroart)
M42 – Grande nebulosa di Orione
IC434 – Nebulosa Testa di Cavallo
1888:
Grazie
Williamina
per l’attenzione
Fleming