CCD Tektronix 1024 x 1024
Manual de Operación bajo PMIS

J.A. López, L. Gutiérrez & J. Valdéz.

v 1.1, Diciembre, 1994.

IAUNAM, Manual de Usuario MU-95-01.

Indice

  1. Introducción.
  2. Características del Sistema
  3. Componentes del sistema.
  4. Iniciando Operaciones
  5. Para empezar a observar.
  6. Adquisición
  7. Foco
  8. Almacenamiento, transferencia de Imagenes a la SUN.
  9. Respaldo a Exabyte.
  10. Adendum al manual impreso.

1- Introducción.

Este documento describe las características generales y modo de operación del nuevo CCD Tektronix del OAN-SPM. El propósito es proveer una guía sintética que ayude al usuario a familiarizarse rápidamente y utilizar el CCDTek. Por lo mismo, los detalles de instalación del sistema se excluyen del ámbito de éste manual de usuario. El personal técnico del OAN-SPM conoce los procedimientos y precauciones correspondientes para su correcta instalación, evacuación de la botella criogénica, si esto se hace necesario, etc.

2- Características del Sistema

El sistema fue adquirido con la compañía Photometrics, su interfaz es para computadora PC y contiene su propio ambiente de trabajo para adquisición, visualización y prereducción, si se desea, de imágenes. Este ambiente está integrado en WINDOWS.

El detector es de formato 1024², tipo TK1024AB, sin defectos cosméticos, adelgazado y con recubrimiento Metachrome II para alta sensibilidad en el azul. Los pixeles son de 24 micras, correspondientes a ~ 0.30 segundos de arco por pixel (Tel. 2m, f/7.5, imagen directa), cubriendo así un campo cercano a los 5.12 minutos de arco por lado. La resolución y tasa de lectura son de 16 bits y 40 KHz, respectivamente. El tiempo de lectura y despliegue para un bias es de 60 segundos. El intervalo espectral nominal de sensibilidad del sistema abarca desde 2400 Å hasta 1µm. Las pruebas de desempeño del sistema realizadas por el proveedor arrojaron los siguientes valores:

En la Figura 1 se muestra una gráfica comparativa de la eficiencia cuántica vs longuitud de onda entre los dos detectores de matriz 1024 x 1024, ahora propiedad del OAN-SPM, el CCDTek y el CCD Thomson.

3- Componentes del sistema.

El sistema consiste esencialmente de cuatro módulos:

En la Figura 2 se muestra la configuración del sistema.

4- Iniciando Operaciones

Algunas recomendaciones:

La temperatura recomendada de operación del CCDTek es de -100ºC. A temperaturas por encima de -90ºC se reduce sensiblemente el tiempo de contención del dewar, por otro lado, a temperaturas por debajo de -130ºC, el desempeño y eficiencia cuántica en la parte roja del espectro se deterioran rápidamente.

Revise la orientación adecuada de la botella de acuerdo a las necesidades de su programa. En uso de cámara directa la botella tiene orientación etiquetada. Esta orientación de la botella en el telescopio ocasiona que la imagen en la pantalla de la PC quede orientada con el norte a la izquierda y el este hacia abajo.

Un punto más a considerar en cuanto a la orientación de la botella es el siguiente: el dewar CH260 tiene una posición en la cual tira el nitrógeno, esta ha sido ya identificada y corresponde a aquella posición en la cual el detector está horizontal, con la manguera de alivio dirigida hacia abajo. Simplemente hay que prever que en la forma en que se oriente la botella nunca alcance esta posición durante los movimientos del telescopio. La orientación de la botella descrita arriba para cámara directa toma esto en consideración.

La botella criogénica del CCDTek es de dimensiones físicas distintas a la botella del CCD Thomson. Existe ya un acoplador para usar el CCDTek con la antigua cubeta porta filtro para imagen directa, para la rueda de filtros MEXMAN, el espectrógrafo Echelle y el B&Ch. La botella tiene capacidad para recibir 1.1 litros de nitrógeno, para llenarla por primera vez estando ésta a temperatura ambiente se necesitarán de 2 a 3 litros. Es recomendable llenar la botella con varias horas de anticipación y rellenar una hora antes de empezar a hacer observaciones. Al dewar le toma de 40 minutos a una hora para estabilizarse a la temperatura de trabajo. Con un buen vacío el tiempo de contención del dewar debe ser de ~ 12 horas +/- 2 horas; si decrece a 6 horas es indicación de vacío pobre. Dada la estructura interna del tubo de llenado del CH260 (ver Figura 3) su llenado debe hacerse ya sea con el dewar viendo hacia abajo o en posición horizontal, de otra manera se produce un efecto de sifón que impide que el dewar se llene adecuadamente. El personal técnico del OAN conoce ya el procedimiento. El controlador CE200 debe estar encendido durante el proceso de llenado del dewar.

A pesar de que el obturador del CCDTek es del tipo ILEX, no existe un sello total que prevenga fugas de luz, por lo que es recomendable asegurarse que al tomar sus exposiciones de ``bias'' y ``dark'' no haya luces encendidas en cúpula. Se recomienda tambien sellar el cuello de la botella con cinta negra, una vez instalada ésta.

En la adquisición del CCDTek con interfaz para PC se ha empezado una nueva modalidad de adquisición de imagenes en el OAN-SPM. Una de las ventajas que esto conlleva es que nos permite tender a uniformizar las interfases de usuario para los distintos detectores con los que cuenta el OAN-SPM. El primer paso en este sentido ha sido la habilitación del CCD italiano (Thomson TH 7882) a esta interfaz, (ver L. Gutiérrez, Manual de Usuario IAUNAM No. MU-96-01). El CCD italiano está operando desde el primer semestre de este año en el telescopio de 1.5 m con el mismo ambiente de trabajo que el CCDTek. En esta medida gran parte de lo que a continuación se describe se aplica para el uso de ambos detectores, salvo las especificaciones de configuración para cada uno de los detectores mencionados. En el reporte mencionado arriba se hace una breve descripción de los comandos de uso más común, por lo que dicho reporte es complementario en información a éste documento. De la misma manera, existe también ya la posibilidad, a partir de Septiembre de 1994, de operar el CCDMIL mediante PMIS. Al activar la ventana principal en WINDOWS de la PC, (ver siguiente sección) aparece un ícono referente al CCDTek y otro al CCDMil, este último ya tiene integrados los parámetros correspondientes para este detector.

5- Para empezar a observar.

El control de adquisición de imágenes se hace desde la PC que se encuentra junto a la impresora en el cuarto de observación. Entre a WINDOWS mediante el comando WIN. Al habilitar la ventana correspondiente al ``PROGRAM MANAGER'' aparece el grupo ``CCDTek'', habilite esa ventana y en ella el programa ``PMIS''. Aparecerá entonces una ventana con el título ``PMIS Image Processing Software'', a la que en lo sucesivo nos referiremos como ``Ventana Principal''; en ella se pueden dar comandos en línea. Note que en la esquina superior derecha de ésta existe la pción ``Help'' de consulta, en ella se describen los comandos y estructura global de PMIS.

Antes de iniciar el proceso de adquisición revise que la configuración del sistema sea la correcta, (ver Figura 4). Esta interfaz de usuario de ventanas es amigable y le llevará poco tiempo familiarizarse con ella.

Las opciones que se tienen a disposición durante el proceso de observación son demasiadas para comentarlas individualmente, nuevamente referimos al lector al lector al Manual de Usuario mencionado para una lista de comandos o a utilizar la opción Help en PMIS. PMIS provee la capacidad de programar MACROS de comandos, los cuales pueden ser muy útiles en cierto tipo de aplicaciones del sistema.

6- Adquisición

Para empezar a adquirir datos, seleccione la opción ``Image'' desde la Ventana Principal. En el submenú que aparece seleccione ``New Image''. Del menú de ésta ventana seleccione la opción ``Acquire'' de cuyo submenú puede elegir la opción que requiera (Bias, Dark, Flat Field, etc). El tiempo de exposición se ajusta con la opción ``Expose''; se puede utilizar unidades en milisegundos, segundos y minutos. Para exposiciones mayores a 30 segundos, aparece una ventana de barra que indica el tiempo que resta por integrar, dicha ventana se actualiza constantemente. Esta misma ventana ofrece la oportunidad de abortar la exposición; si hace esto es muy importante recordar escribir a continuación el comando "cshut" (sin comillas) en la ventana principal de comandos de PMIS, pues al abortar la exposición el detector deja de integrar, pero el obturador permanece abierto.

7- Foco

Esta opción realiza la exposición continua de un área rectangular del CCD la cual se define mediante el comando ROI (Region of Interest). La serie de exposiciones se detienen hasta que el usuario oprime la tecla Esc o el botón derecho del ratón. La terminación no es inmediata pues el sistema tiene que terminar la secuencia de obtención, lectura y transferencia de la imagen en proceso al momento de detener la rutina de enfoque.

Para iniciar el proceso de enfoque, primero obtenga un cuadro completo de la zona donde se encuentra la estrella que usará para enfocar. Ajuste el tiempo de exposición correcto para el proceso de enfoque que realizará a continuación mediante la opción ``Expose''. Luego seleccione la opción ``ROI'' del menú principal y del correspondiente submenú seleccione ``New''. A continuación seleccione el área del CCD a exponer durante el proceso de enfoque con el ratón mediante un proceso de arrastre del cursor, manteniendo el botón del ratón oprimido. A continuación seleccione la opción ``Focus'' del submenú ``Acquire'' y el sistema iniciará la secuencia de exposiciones.

Nota: Si entra a la rutina de enfoque y ha olvidado seleccionar una sección pequeña del cuadro, de tal forma que la rutina de foco se efectúe sobre todo el CCD, u olvidó reajustar un tiempo de integración razonablemente corto (1-2 segundos), entonces el sistema puede tardar mucho en responder a la instrucción de fin del proceso de foco. En estas circunstancias lo que se recomienda es terminar el proceso abruptamente reinicializando la PC y volver a entrar a PMIS.

En el caso de espectroscopía, siga el mismo procedimiento utilizando un arco de comparacion para enfocar.

El procedimiento para hacer Foco con esta rutina representa una ventaja sobre ``ELMIL'', por otro lado, el proceso de enfoque es cualitativo en la medida que no se puede de forma inmediata obtener un trazo del perfil de la imagen para su evaluación. Con un poco de experiencia se puede entrar y salir de la rutina de Foco (de la misma forma que se hace con ``ELMIL'' para usar imex en IRAF) de una manera rápida y hacer trazos de evaluación mediante las opciones de ``Plot'' en la Ventana Principal, donde se puede estimar el ancho en pixels del perfil. En breve se escribirá un macro para poder obtener el valor del ancho a altura media (FWHM) del perfil. Una vez enfocada la cámara se puede proceder a adquirir imagenes mediante ``Image / New Image / Acquire / Expose''.

8- Almacenamiento, transferencia de Imagenes a la SUN.

Es posible almacenar imágenes en cuatro formatos diferentes: PMI, FITS, TIFF y BMP. PMI es formato nativo de Photometrics, BMP y TIFF comprimen las imágenes a formatos de 8 bits, con la consiguiente pérdida de resolución en información. FITS es, como saben, el formato utilizado para almacenamiento y transporte de imágenes astronómicas.

Se pueden almacenar imágenes directamente en la PC. Sin embargo, lo recomendable es transferirlas directamente a la SUN durante el proceso de almacenamiento y hacer esto inmediatamente después de cada exposición.

Para que las imágenes almacenadas sigan una secuencia con un nombre raíz común, como sucede en el caso de ``ELMIL'', existe en el directorio ``observa'' de ESTOPA un programa llamado ``ccdtek'' que permite numerar automáticamente las imágenes, adjudicándoles el nombre raíz correspondiente. Para utilizarlo, ANTES de empezar a transferir sus imágenes, entre en ESTOPA a la clave observa (passwd: observa), cámbiese al directorio "CCDS" y desde una ventana cmdtool ejecute el programa ``ccdtek'', la única información que se solicita es el nombre raíz a utilizar. El programa queda entonces latente, esperando la recepción de las imágenes. Active ``File / Export / FITS 16'' en la ventana de su imagen en la PC. Aparece a continuación una ventana de diálogo, en la cual se debe declarar el nombre de la imagen como imagen.fit (esquina superior izquierda de esta ventana) y posteriormente habilite el directorio "l:", a continuación inicie la transferencia activando "Ok".

Cada vez que vaya a guardar una imagen en la unidad ``l:'' asegúrese que el nombre declarado es "imagen.fit", así ``ccdtek'' al recibirla en ESTOPA le adjudicará el nombre y número que le corresponda. Las imágenes que se guarden con cualquier otro nombre no serán afectadas por ``ccdtek'', es decir sólo se renombrarán aquellas que se guarden como ``imagen.fit''.

Las imágenes son así depositadas en el subirectorio /home2/observa/CCDS en ESTOPA, con un nombre raíz común y numeradas secuencialmente. Las imágenes se guardan como enteros cortos, lo que las hace ocupar de entrada sólo poco más de 2 Megabytes de espacio de disco para una imagen completa. Dado que la resolución de lectura del CCDTek es de 16 bits el nivel de saturación se alcanza en las +32,768 cuentas. Para el CCDMil (14 bits) el nivel de saturación es de 16,384 cuentas. Por otro lado, la tasa de lectura del CCDTek es de 40 KHz, contra 50 KHz del CCDMil, lo cual hace su lectura 20% más lenta, comparativamente.

Nota sobre encabezados FITS: El encabezado FITS contiene únicamente la información mínima. Se puede adicionar una línea de comentarios, de hasta 100 caracteres, antes de guardar la imagen seleccionando "File / Image Info / Image comment''. Para insertar tarjetas FITS adicionales se puede proceder de forma similar al siguiente ejemplo, en la ventana principal CLI, se escribe: 



fitscard date n "Octubre 12, 1994" 

fitscard observer n "Yo mero"

fitscard telescop n "2.1m SPM"

etc. Se pueden insertar tantas tarjetas fits válidas como se desee. Cuando se exporta el archivo a FITS toda esta infromación queda en el encabezado. En un futuro cercano escribiremos un macro que haga esto de forma automática.

9- Respaldo a Exabyte.

Una vez que ha transferido sus imágenes a la SUN, muy probablemente querrá visualizarlas con IRAF, para lo cual hay que transformarlas a formato IRAF con el comando ``dataio/rfits'' en este paquete; hágalo dándole el mismo nombre que tiene su imagen, adjudicado por ''ccdtek'', pero solo omitiendo la extensión ``.fit''. De esta manera conservará el orden de sus imágenes. Para transferirlas a la EXABYTE hágalo simplemente con un ``dataio/wfits''.

Si las imagenes las conservó en formato FITS en la SUN, entonces puede hacer el respaldo mediante un ``tar cvf''. La manera de hacer los respaldos depende de las preferencias particulares del usuario.

10- Adendum al manual impreso.

A partir de 1996 la interfaz del PMIS para la adquisición de imágenes ha cambiado ligeramente. También se han construido algunos macros para facilitar la adquisición de las imágenes. Por favor consulte los diferentes números del NotiOan, disponible en notioan.htm.

Lo indicado en este manual para la computadora estopa es valido para Vallecitos y para Grulla.

Suerte en sus observaciones!

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