sábado, 29 de septiembre de 2012

CALCULANDO LA EFICIENCIA CUÁNTICA DE NUESTRA CCD

El título de esta nueva entrada puede parecer un poco de física relativista, pero en realidad, es algo muy sencillo de entender, y de gran utilidad práctica.
Nuestras cámaras, en realidad más propiamente habría que decir nuestros Chips (CCD o CMOS) tienen, al igual que nuestras propias células retinianas una sensibilidad determinada a las diferentes longitudes de onda. El ojo humano, por ejemplo, es mucho más sensible a la longitud de onda de 540nm (verde) que al rojo o al ultravioleta, este último invisible para nosotros (no "excita" las células retinianas para que produzcan una señal nerviosa). Esto es debido a que los pigmentos retinianos responden de diferente manera a los colores (de hecho, la especie humana, y los simios, somos los únicos que detectamos 3 colores básicos, incluído el verde; nuestros perros, por ejemplo, no pueden ver el verde -y casi ningún mamífero más- mientras que las aves, pueden captar 4 colores básicos -uno de ellos situado en el UV).
Pues de la misma manera sucede con los chips CCD o CMOS, que dependiendo de cuál, tienen diferentes "sensibilidades" espectrales: esto se denomina Eficiencia Cuántica, y nos dice que tanto por ciento de "respuesta" tiene el chip a según qué longitud de onda.
En concreto, este estudio lo he realizado para mi cámara Atik314L con un chip Sony ICX285AL. De la información reportada por el fabricante, sabemos que su Eficiencia Cuántica a según que longitud de onda (en nanómetros) es la siguiente que muestra la gráfica:



Podemos ver que el máximo de eficiencia cuántica sin filtro se da en la longitud de onda de 540-560 nm (región verde del espectro, muy similar al ojo humano), que presenta una buena sensibilidad al UV y a la región azul del espectro (380-440nm) y bastante sensibilidad en la zona roja e infrarrojo cercano (más allá de 600nm).
Bien, esto nos indica que, por ejemplo, podemos utilizar un filtro Halfa (como de hecho hago) porque el CCD muestra bastante sensibilidad en esta región del espectro (650nm), pero que un filtro U (ultravioleta) me dará menos sensibilidad, porque la EQ (Eficiencia Cuántica) aquí es del 30-40%. Pero estamos adelantando acontecimientos, porque esta gráfica es SIN interponer un filtro delante del chip.
Todos los filtros van a limitar el paso de luz, y este factor está dado por un coeficiente denominado Transmisión o Transmitancia. Por lo tanto, la EQ del CCD se verá afectada porque, además de la restricción que pueda tener a determinada longitud de onda, si sólo queremos observar una determinada región del espectro (por ejemplo, la azul) y bloquear el resto, el filtro introducirá un factor que reducirá el QE original de la CCD.
Para calcular esto es necesario saber los coeficientes (generalmente en tantos por ciento de transmisión) del filtro y aplicarles la QE del chip (Gracias a Ramón Naves por aclararme las dudas que tenía en este punto).
Realizando los sencillos cálculos, utilizando filtro U (Baader), BVRI (Optec) y Halfa (Baader de 5nm) obtenemos el siguiente cuadro de QE para la cámara:



La misma gráfica, pero esta vez con los filtros Johnson-Cousin de Astrodon, con mayor porcentaje de transmisión:



Esto es muy importante, porque si estamos realizando trabajos de fotometría, o de observación de determinados objetos, debemos saber qué tal se va comportar la cámara. Viendo este gráfico vemos que si observamos una estrella con filtro V (máxima), R o Ha, tendremos máxima sensibilidad, y podremos tener tiempos de toma pequeños para magnitudes moderadas. Incluso en la región cercana del infrarrojo, o en filtro B, podemos obtener buenos resultados. Sin embargo, para objetos que queramos saber su comportamiento en el UV o en el I lejano, la sensibilidad de la cámara disminuye, por lo que nos exigirá tiempos de exposición más largos. No obstante debo decir que me ha sorprendido la sensibilidad de este chip en la región azul y UV del espectro, que es bastante buena.
Saludos.

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