一种基于EMCCD的高动态星敏感器

摘要

本发明公开了一种基于EMCCD的高动态星敏感器，包括成像组件和视频电路；成像组件包括电子倍增图像传感器EMCCD(12)、致冷器(13)、致冷器导热结构(14)、密封腔壳体(18)等；视频电路包括FPGA、高速DAC、高压驱动模块、时钟驱动模块、图像采样模块和致冷器驱动模块；FPGA通过高速DAC和高压驱动模块输出幅值和相位可调的倍增时钟信号至EMCCD，FPGA通过时钟驱动模块输出驱动时钟信号至EMCCD，FPGA输出采样时序信号至图像采样模块，控制图像采样模块采集EMCCD输出的模拟图像信号并转换成数字图像信号后输出给FPGA，FPGA根据热敏电阻采集的温度输出致冷控制量至致冷器驱动模块，致冷器驱动模块产生相应的致冷电流并输出至致冷器。本发明的星敏感器具有探测灵敏度高、信噪比可调、动态性能高等优点。

主权项

一种基于EMCCD的高动态星敏感器，包括成像组件和视频电路；其特征在于，成像组件包括光学系统(11)、电子倍增图像传感器EMCCD(12)、致冷器(13)、致冷器导热结构(14)、抽气阀门(15)、气密接插件(16)、O形橡胶圈(17)、密封腔壳体(18)、密封腔底座(19)、CCD电路板(20)和热敏电阻(21)；视频电路包括FPGA、高速DAC、高压驱动模块、时钟驱动模块、图像采样模块和致冷器驱动模块；光学系统(11)用于收集恒星光学信号，并成像在EMCCD(12)的焦面上；EMCCD可根据倍增时钟信号对恒星光学信号进行电子倍增，转换成增强的模拟图像信号，EMCCD的电子倍增倍数能够通过FPGA实现在线调节；致冷器(13)用于对EMCCD进行致冷；密封腔壳体(18)安装在密封腔底座(19)上方，在密封腔壳体(18)上安装抽气阀门(15)，光学系统位于密封腔壳体(18)上方；密封腔壳体(18)侧面安装气密接插件(16)；光学系统(11)的镜片与密封腔壳体(18)之间通过O形橡胶圈(17)密封，密封腔壳体(18)与密封腔底座(19)之间、抽气阀门(15)与密封腔壳体(18)之间都通过O形橡胶圈(17)密封；EMCCD(12)、致冷器(13)、致冷器导热结构(14)、CCD电路板(20)位于密封腔壳体(18)与密封腔底座(19)形成的密封腔内；通过抽气阀门(15)抽真空使得密封腔保持真空状态；EMCCD(12)通过导热胶粘接在致冷器(13)冷面上，EMCCD(12)的管脚通过引线焊接至CCD电路板(20)上，CCD电路板(20)的输入输出信号通过气密接插件(16)引出至密封腔外与视频电路相连；致冷器(13)热面焊接在致冷器导热结构(14)上，致冷器(13)的冷端和热端粘贴热敏电阻(21)；致冷器导热结构(14)安装在密封腔底座(19)上方；FPGA通过高速DAC和高压驱动模块输出幅值和相位可调的倍增时钟信号至EMCCD，FPGA通过时钟驱动模块输出驱动时钟信号至EMCCD，FPGA输出采样时序信号至图像采样模块，控制图像采样模块采集EMCCD输出的模拟图像信号并转换成数字图像信号后输出给FPGA，FPGA根据热敏电阻采集的温度输出致冷控制量至致冷器驱动模块，致冷器驱动模块产生相应的致冷电流并输出至致冷器。