Characterization of LSST CCDs Using Realistic Images, Before First Light
320亿像素的LSST相机是一个由189个厚的全耗尽CCD组成的阵列，它将反复对南部天空进行成像，并实现各种各样的科学目标。然而，其数百亿的对象图像的宝库意味着严格的要求，系统的偏见印记在移位和凝视CCD观察。为了纠正这些偏差，没有纠正，违反弱透镜精度的要求，我们调查CCD系统使用模拟电荷传输以及与LSST的快速f/1.2光束匹配的独特的台式光学系统。通过用恒星和星系的真实场景照亮单个CCD，然后用LSST数据管理管道分析这些图像，我们可以在相机第一次亮起之前很好地表征巡天的成像性能。我们目前的测量几个CCD系统在不同的条件下，在实验室中，包括亮度依赖的恒星和星系的图像，电荷传输异常的硅体以及边缘，和串行延迟电荷的扩大。除了这些测量，我们还提出了基于物理模型的开发和测试，这些模型为这些系统学提供了校正或缓解策略。在各种实际观测条件下，包括来自光学、计时、天空亮度和图像分析的系统效应，CCD观测操作的优化对于实现LSST的精确天文学和宇宙学目标至关重要。
2018-08-01 astro-ph.IM
An automated system to measure the quantum efficiency of CCDs for astronomy
我们描述了一种测量40 x40 mm n通道CCD传感器在300 nm至1100 nm波长范围内量子效率的系统，用于构建3.2千兆像素LSST焦平面。该技术使用一系列仪器在传感器的整个表面上产生在感兴趣的波长范围内具有可控强度的非常均匀的光子通量。这允许以7%范围内的精度测量绝对量子效率。该系统将成为布鲁克海文国家实验室生产设施的一部分，用于LSST相机的基本组件。
2017-09-08 astro-ph.IM
Design of a Skipper CCD Focal Plane for the SOAR Integral Field Spectrograph
我们提出了一个船长电荷耦合器件（CCD）的SOAR望远镜积分场光谱仪（SIFS）焦平面原型的发展。该镶嵌焦平面由安装在真空杜瓦瓶内的四个6k $\times$ 1k，15 $μ$ m像素Skipper CCD组成。我们描述的过程中，包装的CCD，使他们可以很容易地测试，运输，并安装在一个马赛克焦平面。我们表征了$\sim 650 μ$ m厚、完全耗尽的工程级Skipper CCD的性能，为在科学级Skipper CCD上进行类似的表征测试做准备，该科学级Skipper CCD将被减薄至250 $μ$ m，背面处理有抗反射涂层。我们实现了$4.5 e^{-} rms/pix$的单样本读出噪声，用于最佳性能放大器和亚电子分辨率（光子计数能力），读出噪声$σ\sim 0.16 e^{-} rms/pix$来自每个像素中的电荷的800次测量。我们描述了船长CCD焦平面的设计和建设，并提供有关同步读出电子系统，将实施同时读取16个放大器从4个船长CCD（4放大器每个检测器）的细节。最后，我们概述了未来的计划，实验室测试，安装，调试和科学验证我们的船长CCD焦平面。
2022-10-07 astro-ph.IM
The nonlinear photon transfer curve of CCDs and its effects on photometry
光子传输曲线（PTC，方差与信号电平）是表征CCD性能的常用且有效的工具。在光子散粒噪声占主导地位的范围内，它在理论上是线性的，并且它的斜率被用来导出CCD的增益。然而，最近对不同CCD的研究表明，在高信号水平下，方差逐渐下降，而信号与曝光时间的线性关系仍然很好，不受影响。另一方面，亮星表现出较胖的点扩散函数（PSF）。非线性PTC和亮胖效应都被认为是像素之间电荷扩散的结果，这种相互作用随着信号电平的增加而增加。在这项工作中，我们研究了非线性PTC的基础上的图像与STA 1600 FT CCD相机，其PTC开始成为非线性约1/3满阱。为了解释这一现象，我们提出了一个模型来表征电荷共享PSF。这种信号依赖的PSF可以从平场框架中导出，并允许我们量化测光和测量的恒星形状的影响。这种效应对于需要精确光度和形状参数的项目至关重要。
2014-07-31 astro-ph.IM
Theoretical Framework and Simulation Results for Implementing Weighted Multiple Sampling in Scientific CCDs
数字相关双采样（DCDS）是一种基于CCD读出时每个像素的多次模数转换的技术。该技术允许去除模拟积分器，简化读出电子电路。在这项工作中，提出了一个理论框架，计算像素样本的最佳加权系数，最大限度地减少在CCD输出测量的读出噪声。通过使用CCD输出放大器的噪声模型，其中白噪声和闪烁噪声被分开处理，所提出的数学工具允许以确定性的方式计算最佳采样系数。通过修改噪声分布，我们的模拟结果得到一致，从而解释了到目前为止相互不一致的结果。
2015-10-30 astro-ph.IM
Deep sub electron noise readout in CCD systems using digital filtering techniques
科学CCD设计在厚的高电阻率硅（Si）是天文学，高能和核物理，仪器的优秀探测器。许多应用可以受益于CCD超低噪声读出系统。目前的工作表明，如何子电子噪声CCD图像可以实现使用数字信号处理技术。这些技术允许高达每秒10 K像素的读出带宽，并保持完整的CCD空间分辨率和信号动态范围。
2011-07-05 astro-ph.IM
Achieving sub-electron readout noise in Skipper CCDs
电荷耦合器件（CCD）的读出噪声一直是使用这些探测器测量小幅度信号时的主要限制。本文介绍了一种新型科学级低噪声CCD读出系统。讨论了Skipper CCD结构及其在低噪声应用中的优势。本文提出了一种获得亚电子读出噪声电平的方法，并导出了它的噪声和信号特性。我们证明了一个非常低的读出噪声的$0.2e^{-}$ RMS。此外，我们显示的结果使用探测器在低能量X射线探测实验。
2011-06-14 astro-ph.IM physics.ins-det
Dark Matter in CCDs at Modane (DAMIC-M): a silicon detector apparatus searching for low-energy physics processes
CCD中的暗物质（DAMIC）是一种硅探测器装置，主要用于使用电荷耦合器件（CCD）的硅块作为目标来搜索低质量的暗物质。每个CCD内的硅靶为\SI{675}{\micro\meter}厚，其顶面被划分为超过1600万个\SI{15}{\micro\meter} $\times$ \SI{15}{\micro\meter}像素。DAMIC合作已经在SNOLAB安装了许多这样的CCD。截至2019年，SNOLAB的DAMIC已达到漏电流小于\SI{8.2e-22}{\ampere\per\centi\meter\squared}和读出噪声为\SI{1.6}{\electron}的工作条件，使用5个CCD实现。一个新的DAMIC设备将在几年内安装在Modane的Souterrain。Modane的DAMIC（DAMIC-M）合作将使用劳伦斯伯克利国家实验室设计的改进版CCD，其skipper放大器使用多重采样的非破坏性读出，使CCD能够实现\SI{0.068}{\electron}的读出噪声。低读出噪声，结合这些跳跃CCD的低漏电流，将允许DAMIC-M观察碰撞能量低至\SI{1}{\electronvolt}的物理过程。DAMIC-M实验将由50个大面积的skipper CCD阵列组成，每个CCD的像素超过3600万。下面将介绍SNOLAB的DAMIC装置及其结果，以及新的DAMIC-…
2020-03-05 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
OIG and Sarg CCD's characterization
CCD特性鉴定是CCD在望远镜上正确使用之前的第一步。意大利国家伽利略望远镜的大多数科学仪器都使用CCD作为探测器。特别是光学成像仪（OIG）和高分辨率光谱仪（SARG）使用由EEV（EEV 4280）制造的两个2k X 4k CCD的拼接。EEV4280的技术特征可参见Cosentino等人（这些会议记录）。
2023-02-21 astro-ph.IM
The CCD Controller and Detector
意大利国家望远镜“伽利略”（TNG）的所有科学仪器。以及跟踪系统和Shack-Hartmann波前系统使用CCD作为检测器。CCD采购对于优化仪器性能至关重要，当然，同样重要的是设计和实现能够以极低的读出噪声驱动各种CCD的控制器。当探测器必须用于科学仪器时，探测器的特性是至关重要的。为了选择合适的探测器用于TNG的光学仪器，我们在低温恒温器中组装了各种CCD，并在我们的实验室进行了测试。这里介绍了小组活动的有关阶段，以及望远镜的调试和正在进行的工作。
2023-02-22 astro-ph.IM
Electrode level Monte Carlo model of radiation damage effects on astronomical CCDs
目前的光学太空望远镜依靠硅电荷耦合器件（CCD）来探测和成像入射的光子。CCD探测器的性能取决于其有效传输电子通过硅的能力，因此每个像素的信号都可以通过单个放大器读出。这种电子转移过程非常容易受到太阳质子损伤（或非电离辐射损伤）的影响。这是因为穿过CCD的带电粒子使硅原子移位，从而将能级引入半导体带隙中，所述半导体带隙充当局部电子陷阱。电荷转移效率（CTE）的降低导致信号损失和图像拖尾。欧洲航天局的盖亚天体测量任务将广泛使用CCD来创建迄今为止最完整和准确的银河系立体地图。在盖亚任务的背景下，CTE是指与补充量电荷转移效率低下（CTI = 1-CTE）。CTI是一个非常重要的问题，威胁着盖亚的表现。我们在这里提出了一个详细的蒙特卡罗模型，它已被开发来模拟损坏的CCD在像素电极级的操作。该模型实现了一种新的方法，一个像素内的电荷密度分布和电荷捕获和释放的概率，这使得再现CTI效应的各种测量的大信号电平范围内，特别是对于信号的顺序的几个电子。该模型的运行版本以及简短的文档和一些示例可以在http://www.strw.leidenuniv.nl/~prodhomme/cemga.php上作为CEMGA java包的一部分（CTI Effects Models for Gaia）。
2011-03-18 astro-ph.IM
An Electro - Optical Test System for Optimising Operating Conditions of CCD sensors for LSST
我们描述了一个系统已建成调查LSST望远镜的CCD的最佳操作的调试。该测试系统设计用于低振动、高稳定性操作，并且能够以平场、投影点、投影图案和Fe-55配置照射探测器。我们比较和描述一些考虑因素时，选择一种增益校准方法的CCD表现出的亮度，脂肪的效果。本文对一个增益和全阱的原型器件进行了优化研究，改变了背衬底偏压和门时钟电平。
2017-12-06 astro-ph.IM
Characterization of the CSST Survey Camera CCDs: I. basic electro-optical performance
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Peking University（北京大学）
本文首次系统表征CSST巡天相机31个飞行CCD的基本电光性能，确认其满阱、噪声、暗电流等指标均达标，为巡天图像模拟与数据处理奠定基线。
2026-10-30 astro-ph.IM
Direct Search for Low Mass Dark Matter Particles with CCDs
直接暗物质搜索使用完全耗尽的高电阻率CCD探测器。由于它们的低电子读出噪声（RMS ~ 7 eV），这些设备以40 eV的非常低的检测阈值工作，使得寻找低质量（~ 5 GeV）的暗物质粒子成为可能。在一个浅的地下场地进行的工程运行的结果，展示了这种技术在低质量区域的潜力。
2012-04-02 astro-ph.IM hep-ex
Crosstalk Analysis of Suprime-Cam FDCCDs Using Cosmic Rays in Dark Frames
我们分析了斯巴鲁Prime Focus相机（Suprime-Cam）中新的全耗尽CCD中的串扰。使用暗帧中的宇宙射线定量评估效果。通过线性相关可以很好地近似串扰，系数约为10^-4。10个CCD之间的系数没有显著差异。我们还发现，串扰不仅出现在相应的像素，而且在下一个像素，但一个。在Suprime-Cam中未检测到不同CCD之间的串扰。在分析的基础上，提出了串扰的校正方法，并给出了应用实例。
2012-10-31 astro-ph.IM
Characterization of Residual Charge Images in LSST Camera e2v CCDs
本文研究了LSST相机e2v CCD在明亮光源下产生的残余电荷图像问题，发现其对并行时钟方案有强烈依赖性，并提出了最小化残余电荷的方法及权衡。
2025-03-04 astro-ph.IM
Skipper-CCDs: current applications and future
本文简要讨论了Skipper-CCD技术在天文学中的潜在应用，并回顾了其目前在暗物质和中微子实验中的应用。概述了正在进行的努力，建立多公斤的实验与这些传感器，在Oscura实验的背景下。Oscura传感器从第一个200毫米晶圆制造运行与一个新的供应商的表征的第一个结果。这些传感器的电子计数能力的总产量为71%。在140 K下测量到的噪声为0.087 e $^-$ RMS，1225个样本/像素，暗电流为（0.031 $\pm$ 0.013）e $^-$ /像素/天。
2022-08-10 astro-ph.IM physics.ins-det
Light-tight skipper-CCDs for X-ray detection in space
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；C.N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University（石溪大学杨振宁理论物理研究所）；Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University（石溪大学物理与天文学系）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Física（布宜诺斯艾利斯大学理学院物理系）
本文提出了一种光致密屏蔽方案，用于跳过型CCD以抑制光学背景并保持X射线检测效率，通过实验和模拟验证了薄铝层的有效性。
2026-05-08 astro-ph.IM hep-ex physics.space-ph
X-ray speed reading: enabling fast, low noise readout for next-generation CCDs
目前，最先进的CCD接近能够提供未来战略X射线任务的所有关键性能数据，除了所需的帧速率。我们的斯坦福团队正在寻求通过与麻省理工学院（MIT）和麻省理工学院林肯实验室（MIT-LL）合作开发的微电子，信号处理和新型检测器设备的多管齐下的方法来缩小这一技术差距。在这里，我们报告的结果，从我们的（集成）读出电子的发展，数字信号处理和新的SiSeRO（单电子灵敏读出）设备表征。
2022-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Mapping charge transport effects in thick CCDs with a dithered array of 40,000 stars
我们在实验室中使用LSST观测的台式模拟来表征厚的、完全耗尽的CCD的边缘处的天体测量失真。通过在f/1.2光学再成像仪的物面上照射直径为30 μ m的4万个针孔阵列，可以在4K × 4K像素的CCD上成像数千个PSF。每个高纯度硅像素，10 μ m平方米，100 μ m深，然后可以单独通过一系列的子像素抖动在X/Y平面的特点。可以研究每个像素作为通量、波长、背侧偏置等的函数的独特特征[响应、位置、形状]。我们测量的幅度和发病的天体测量误差的检测器的边缘作为一个测试的实验装置，使用LSST原型CCD。我们发现，这种天体测量误差的边缘是来源于非均匀性的电场线，定义像素边界。为了优化弱引力透镜和LSST的大尺度结构测量的科学输出，必须校正这种边缘失真。
2015-07-09 astro-ph.IM physics.ins-det
The Brighter-Fatter and other Sensor Effects in CCD Simulations for Precision Astronomy
即将到来的和当前的大型天文观测实验通常试图通过测量微弱的透镜效应来限制宇宙学参数，这些效应只能通过统计来测量。在这些情况下，需要在测量算法中考虑和/或校正像面CCD中的仪器效应。否则，在测量中引入的系统误差可能会超过期望效果的大小。当获取图像中的电子时，由场成形电势或空间电荷积累引起的CCD体中的横向电场可引起CCD体中漂移的电子的横向偏转。在这里，我报告的LSST努力模拟这些影响的光子的基础上使用蒙特卡罗技术。这项工作的最终目标是产生一个CCD模型验证实验室数据，然后可以用来评估其对弱透镜科学的影响。
2015-05-14 astro-ph.IM
Achieving Single-Electron Sensitivity at Enhanced Speed in Fully-Depleted CCDs with Double-Gate MOSFETs
本文提出一种基于双栅 MOSFET 的新型输出放大器，用于完全耗尽厚 p 沟道 CCD，通过结耦合实现亚电子读出噪声、非破坏性读出及单电子/单光子计数，并在单次和多次采样下以至少六倍于浮置栅放大器的速度超越现有读出方案。
2023-10-20 astro-ph.EP astro-ph.IM hep-ex
DarkNESS: developing a skipper-CCD instrument to search for Dark Matter from Low Earth Orbit
DarkNESS任务旨在开发一种skipper-CCD仪器，从低地球轨道搜寻暗物质，通过探测衰变暗物质的X射线和亚GeV暗物质的电子反冲，实现首次太空部署，并计划于2025年底发射。
2024-12-16 astro-ph.IM
The DAMIC experiment at SNOLAB
SNOLAB地下实验室的DAMIC（CCD中的暗物质）实验使用完全耗尽的高电阻率CCD来搜索质量低于10 GeV/c $^2$的暗物质粒子。2017年2月，使用7个16 Mpixel CCD（40 g质量）阵列的探测器升级开始运行。新的结果，获得与当前的探测器配置，将被提交。DAMIC-M的未来计划，总质量为1公斤，电离阈值为2个电子，将被讨论。
2018-05-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Development and characterization of a fast and low noise readout for the next generation X-ray CCDs
X射线电荷耦合器件（CCD）具有宽的能量响应、低的电子读取噪声和良好的能量分辨率，在过去的半个世纪里成为发展软X射线天文仪器的首选。它们还具有大阵列格式和小像素尺寸，这使它们成为下一代天文X射线任务的潜在候选者。然而，与现有的天文台相比，下一代X射线望远镜实验提出了更大的收集面积，以探索低光度和高红移的X射线宇宙，这需要这些探测器具有数量级更快的读出。在此背景下，斯坦福大学（SU）与麻省理工学院（MIT）合作，开始开发用于X射线CCD的快速读出电子器件。在SU，我们设计并开发了一种快速低噪声的读出模块，目标是实现5 Mpixel/s的读出速度。我们成功地运行了一个原型CCD矩阵的512 $\times$ 512像素在4兆像素/秒。在本文中，我们描述的读出电子的细节，并报告在这些读出速度的检测器的性能在读取噪声和能量分辨率。在未来，我们计划继续提高性能的读出模块，并最终收敛到一个专用的ASIC为基础的读出系统，使并行读出的大阵列多节点CCD器件。
2022-01-21 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
In Orbit Performance of the MAXI/SSC onboard the ISS
本文介绍了国际空间站（ISS）上搭载的CCD相机（MAXI/SSC）的在轨性能。它于2009年8月投入使用。这是第一个使用X射线CCD的全天观测任务。它由32个CCD组成，每个CCD为1平方英寸。它是一个狭缝相机，视场为1deg.5x90度，随着国际空间站的旋转扫描天空。采用珀耳帖制冷器、环路热管和散热器相结合的方式将SSC上的CCD冷却到-60 ℃左右的工作温度。CCD的标准观测模式是并行求和模式（64-binning）。CCD的功能正常，但它遭受边缘辉光时，太阳是近视场（FOV），降低了SSC的观测效率下降到约30%。通过Mn-K X射线和Cu-K X射线连续监测CCD的性能。检测到的污染源很多，不仅有点污染源，还有扩展污染源。由于缺乏有效的观测时间，我们需要更多的观测时间，以获得一个扩展的排放分析提取过程。
2011-01-29 astro-ph.IM
CCD Readout Electronics for the Subaru Prime Focus Spectrograph
我们提出的斯巴鲁望远镜主焦点摄谱仪（PFS）的CCD读出电子设计的细节。光谱仪由四个相同的光谱仪模块组成，每个模块收集大约600个光谱。光谱仪模块通过使用三个独立的光学通道提供从380 nm到1260 nm的整个波段的同时波长覆盖：蓝色、红色和近红外（NIR）。每个通道中的相机将多对象光谱成像到4k x 4k，15 μ m像素的检测器格式上。两个可见光摄像头使用一对Hamamatsu 2k x 4k CCD，由定制电子设备提供读数，而NIR摄像头使用单个Teledyne HgCdTe 4k x 4k探测器和ASIC Sidecar读取设备。CCD读出系统是由三个电气子系统组成的定制设计：后端电子（BEE），前端电子（FEE）和前置放大器。BEE是一台现成的PC 104计算机，带有辅助Xilinx FPGA模块。计算机作为斯巴鲁消息中心的主要接口，控制与相机相关的其他外围设备，而FPGA用于生成必要的时钟并从CCD传输图像数据。FEE板设置时钟偏置、衬底偏置和CDS偏置。它还监控偏置电压、失调电压、电源轨电压、衬底电压和CCD温度。该板将LVDS时钟信号转换为偏置时钟，并通过LVDS返回数字化模拟数据。使用标准串行接口将监控和控制消息从BEE发送到FEE。前置放大器板位于探测器后面，充当两个Hamamatsu CCD的接口。前置放大器将时钟和偏置传递到CCD，模拟CCD数据在返回到F…
2014-08-14 astro-ph.IM physics.ins-det
The On-Sky Performance of the LSST Camera CCD Array
University of Zurich（苏黎世大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；National Astronomical Observatory of Japan, Chile Observatory（日本国家天文台智利观测站）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Sorbonne Université, Université Paris Cité（索邦大学，巴黎西岱大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Harvard University（哈佛大学）；Université Savoie Mont-Blanc（萨瓦蒙布朗大学）；University of California–Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Aix Marseille Université（艾克斯马赛大学）；Duke University（杜克大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；D4D CONSULTING（D4D咨询公司）
本文报告了LSST相机CCD阵列在2024年5月接收后至运行首年的星上性能，包括处理电气短路和ADC故障、优化读出时序、增强焦平面安全措施，以及观测到的传感器特征和整体表现。
2026-07-01 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Chromatic CCD effects on weak lensing measurements for LSST
波长相关的点扩散函数（PSF）违反了当前星系形状测量算法中的隐含假设，该算法将从恒星（具有恒星光谱能量分布（SED））测量的PSF从星系图像（具有星系SED）去卷积。由于硅的吸收长度取决于波长，因此CCD是PSF色度的潜在来源。在这里，我们开发了两个玩具模型，以估计从大型综合巡天望远镜的宇宙剪切调查CCD中的色效应的灵敏度。然后，我们将这些玩具模型与来自LSST光子模拟器PhoSim的PSF色度模拟估计进行比较。我们发现，即使传感器的贡献PSF色度是次主导大气的贡献，他们仍然可以显着偏置宇宙剪切的结果，如果左不校正，特别是在红色的滤波器频带和对象是离轴的视野。
2015-05-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
DECam integration tests on telescope simulator
暗能量巡天（DES）是下一代光学巡天，旨在使用四个探测器测量宇宙的膨胀历史：弱引力透镜，星系团计数，重子声学振荡和Ia型超新星。为了进行调查，DES合作正在建造暗能量相机（DECam），这是一个3平方度，570百万像素的CCD相机，将安装在塞罗托洛洛美洲天文台的布兰科4米望远镜上。DES将在5个过滤器（g，r，i，z，Y）中测量5000平方度的南银河帽。DECam将由74个250微米厚的全耗尽CCD组成：62个2k x 4k CCD用于成像，12个2k x 2k CCD用于引导和聚焦。DECam的建设已接近完成。为了验证相机是否符合DES的技术规格，并减少调试仪器所需的时间，我们建造了一个全尺寸的望远镜模拟器，并在发货前进行了完整的系统测试和集成。为了完成这一全面的测试阶段，我们模拟了DES观测运行，其中我们收集了4个晚上的数据。我们报告的结果，这些独特的测试进行的DECam及其对实验进展的影响。
2011-11-21 astro-ph.IM
High-Speed, Photon Counting CCD Cameras for Astronomy
电子倍增CCD相机的设计需要一个非常不同的方法，从适合于慢扫描CCD操作。本文介绍了在天文学中使用电子倍增CCD的高速光子计数应用的主要问题，以及如何从根本上克服这些问题。通过精心设计，E2V Technologies L3CCD可以以远远超过制造商声称的速率工作，并且时钟感应电荷水平大大低于需要以单位增益工作的商用相机。E2V Technologies CCD 201在26 MHz工作时的性能测量结果将与有效降低时钟感应电荷水平的指南一起提供。天文结果与我们的相机的例子。
2010-07-09 astro-ph.IM
The Dark Energy Camera
暗能量照相机是一种新的成像器，其视场直径为2.2度，安装在Victor M的主焦点处。智利拉塞雷纳附近托洛洛山上的布兰科4米望远镜。该相机由暗能量调查合作组织设计和建造，满足或超过了该合作组织为宽视场和超新星调查设计的严格要求。相机由五个元件光学校正器、七个滤光片、一个60厘米孔径的快门和一个250微米厚的全耗尽CCD焦平面组成，CCD焦平面在真空杜瓦内冷却。570 Mpixel焦平面包括62个2kx4k CCD用于成像和12个2kx2k CCD用于引导和聚焦。CCD具有15微米x15微米像素，板尺度为每像素0.263弧秒。六足系统提供了最先进的聚焦和对准能力。相机在20秒内读出，具有6 - 9个电子读出噪声。本文提供了摄像机的工程，施工，安装和目前的状态的技术说明。
2015-04-11 astro-ph.IM
Astronomical Spectroscopy with Skipper CCDs: First Results from a Skipper CCD Focal Plane Prototype at SIFS
本研究展示了SIFS的超低读出噪声Skipper CCD焦平面原型的首批在轨结果，优化读出时序实现亚电子级噪声，通过多类天体观测验证了其在低背景下的信噪比提升，为相关天文研究与探测器架构优化提供了支撑。
2024-06-15 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
The DAMIC dark matter experiment
DAMIC（CCD中的暗物质）实验使用高电阻率的科学级CCD来搜索暗物质。CCD的低电子噪声允许一个前所未有的低能量阈值的几十eV，使其能够检测硅反冲产生的相互作用的低质量WIMP。此外，CCD的高空间分辨率和优异的能量响应导致非常有效的背景识别技术。该实验对质量低于10 GeV/c $^2$的暗物质粒子具有独特的灵敏度。以前的结果已经证明了这项技术的潜力，推动了DAMIC 100的建设，这是一个100克的硅目标探测器，目前正在安装在SNOLAB。在这篇文章中，将讨论CCD的操作模式和独特的成像能力，以及如何利用它们来表征和抑制背景，以及一年的数据采集后的物理结果。
2015-10-07 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Fringing Analysis and Simulation for the Vera C. Rubin Observatory's Legacy Survey of Space and Time
天文CCD图像中边缘的存在会影响测光质量和测量。然而，它对维拉C。鲁宾天文台的时空遗产巡天（LSST）尚未得到充分研究。我们提出了一个详细的研究边缘的电荷耦合器件（CCD）已经实施的鲁宾天文台LSST相机的焦平面。在进行物理测量并了解组成后，我们开发了e2 v CCD的模型。我们提出了一种方法，以适应在实验室设置的边缘测量的基础上的传感器内的环氧树脂层的内部高度变化。这种方法足够通用，可以很容易地修改为适用于其他CCD。使用派生的边缘模型，我们成功地再现可比的边缘振幅，匹配现有的望远镜与不同的光学设计所采取的图像中观察到的水平。然后，该模型被用来预测的预期水平的边缘在一个单一的LSST y-波段天空背景曝光与鲁宾望远镜的光学存在下，一个现实的时间变化的天空光谱。LSST图像中的预测条纹幅度范围从$0.04\%$到$0.2\%$，取决于CCD在焦平面上的位置。我们发现，在LSST的y波段天空背景图像的边缘所造成的表面亮度的预测变化是约$0.6\ μ\rm{Jy}\ \rm{arcsec}^{-2}$，这是40倍，大于目前的测量误差。我们的结论是，它是必要的，包括边缘校正鲁宾的LSST图像处理流水线。
2022-11-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
The PLATO Payload Data Processing System SpaceWire network
PLATO已被欧空局选为宇宙愿景计划的第三个中型任务（M3），将于2026年由法属圭亚那的联盟-Fregat火箭发射。它的有效载荷基于一套26台望远镜和相机，以便通过超高精度的测光和凌日方法发现和识别新的系外行星，直到地球类似物的范围。每个摄像机由4个CCD组成，工作在全帧或帧传输模式下。26个主机中的24个相机4510 x 4510像素CCD，以全帧模式运行，像素深度为16位，节奏为25秒。鉴于需要管理的数据量巨大，PLATO有效载荷依赖于一个高效的数据处理系统（DPS），其单元执行图像开窗、裁剪和压缩。每个摄像机和DPS单元都连接到以100 MHz运行的快速SpaceWire网络，并通过仪器控制单元与卫星机载计算机接口，进行数据收集和压缩。
2018-08-29 astro-ph.IM
Measuring the flatness of focal plane for very large mosaic CCD camera
大型拼接多CCD相机是现代数字巡天的关键设备。DECam是一个非常红敏感的520万像素相机设计的传入暗能量调查（DES）。它由62个4k $\times$ 2k和12个2k x 2k 250微米厚的全耗尽CCD组成，焦平面直径为44厘米，视场为2.2平方度。它将连接到CTIO的布兰科4米望远镜。从2011年开始，DES将在5年内覆盖5000平方度的南银河帽的5个彩色波段（g，r，i，z，Y）。为了实现限制暗能量演化的科学目标，对DECam的设计提出了严格的要求。其中，焦平面的平坦度需要控制在60微米的包络内，才能达到规定的PSF变化极限。在173 K的高真空杜瓦瓶中，焦平面的平面度要达到这样的精度是非常具有挑战性的。我们开发了两种基于图像的技术来测量焦平面的平坦度。通过在焦平面上成像一个规则的点网格，CCD沿光轴的偏移量被转换为焦平面上不同位置处的网格间距的变化。在提取图案并比较间距的变化之后，我们可以高精度地测量平面度。在方法1中，规则点保持在高亚微米精度，并覆盖整个焦平面。在方法2中，对网格的精度要求不高。取而代之的是，我们使用一个精确的XY平台在整个焦平面上移动图案，并比较不同CCD成像时的间距变化。模拟和实际测量结果表明，这两种方法都能很好地实现我们的目的，并且与直接光学测量结果吻合良好。
2010-10-28 astro-ph.IM
Measurements of Charge Transfer Efficiency in a Proton-irradiated Swept Charge Device
在过去的二十年里，电荷耦合器件（CCD）已成功地应用于几颗低能X射线天文卫星。它们的高能量分辨率和高空间分辨率使其成为研究星系团形成和黑洞环境等低能天文学的理想工具。低能X射线望远镜（LE）小组正在为硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星开发扫掠电荷装置（SCD）。SCD是一种特殊的低能量X射线CCD，其读出速度比传统CCD快上千倍，同时保持了优异的能量分辨率。建立了一种测量SCD样机电荷转移效率（CTE）的方法。电荷转移效率（CTI）的研究已经进行了在一个温度范围内的操作，与质子照射的SCD。
2013-08-07 astro-ph.IM physics.ins-det
The DAMIC-M Experiment: Status and First Results
DAMIC-M（Modane的CCD中的暗物质）实验采用厚的、完全耗尽的硅电荷耦合器件（CCD）来搜索暗物质粒子，目标曝光量为1千克-年。CCD中实现的新型skipper读出通过对单个像素电荷的多次非破坏性测量提供单电子分辨率，将检测阈值推到eV级。DAMIC-M将把对暗物质粒子假说的探索推进几个数量级，特别是与所谓的“隐藏扇区”有关的候选者。“一个原型，低背景室（LBC），与20克低背景的船长CCD，最近已安装在Alumatoire Souterrain de Modane，目前正在采取数据。我们将报告DAMIC-M实验的状态和LBC调试数据获得的第一个结果。
2022-11-25 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Constraints on the electron-hole pair creation energy and Fano factor below 150 eV from Compton scattering in a Skipper-CCD
全耗尽厚硅跳跃电荷耦合器件（Skipper-CCD）具有亚电子读出噪声，是探测中微子和光暗物质相互作用的重要技术。然而，要成功寻找罕见的中微子或暗物质事件，需要充分表征信号和所有背景。特别是，测量低于150 eV的电子-空穴对产生能量和Fano因子对于表征暗物质和中微子信号是必要的。此外，来自背景辐射的光子可能在硅块中发生康普顿散射，产生可以模拟暗物质或中微子信号的事件。我们提出了一个测量的康普顿光谱使用一个跳跃CCD和$^{241}$ Am源。利用这些数据，我们估计在130 K下在99.3 eV和150 eV之间的能量范围内的电子-空穴对产生能量为$\left(3.71 \pm 0.08\right)$ eV。通过测量康普顿谱中99.3 eV和150 eV处的台阶宽度，我们介绍了一种新的测量Fano因子的技术，在90%C. L.处的上限为0.31。这些结果证明了Skipper-CCD在表征康普顿谱和精确测量Fano因子以及低于150 eV的电子-空穴对产生能量方面的潜力。
2022-10-04 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
MuSCAT: a multicolor simultaneous camera for studying atmospheres of transiting exoplanets
本文报道了日本冈山天文台188厘米望远镜多色同步照相机的研制。该仪器名为MuSCAT，具有在CCD敏感的光波段内三色同时成像的能力。MuSCAT配备了三个1024 x1024像素的CCD，可以独立控制。三个CCD使用Astrodon Photometrics第二代Sloan滤光片检测$g'_2$（400- 550 nm）、$r'_2$（550- 700 nm）和$z_{s,2}$（820- 920 nm）波段的光。MuSCAT的视场为6.1 × 6.1弧分$^2$，像素尺度为每像素0.358弧秒。MuSCAT的主要目的是进行高精度多色凌日光度测量。为此，MuSCAT具有自引导能力，能够将恒星图像的位置固定在~1 pix内。我们证明了在30 s曝光下，GJ 436的$g'_2$、$r'_2$和$z_{s,2}$波段的相对光度精度分别为0.101%、0.074%和0.076%（$g'$的幅度= 11.81，$r'$和$z'$ =8.66）。达到的精度满足我们的目标，仪器已准备就绪。
2015-09-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
HiPERCAM: A high-speed, quintuple-beam CCD camera for the study of rapid variability in the Universe
HiPERCAM是一种用于研究宇宙快速变化的高速相机。该项目由350万欧元的欧洲研究委员会高级赠款资助。HiPERCAM建立在我们以前的仪器ULTRACAM的成功基础上，由于使用了最新技术，性能有了非常显著的改进。HiPERCAM将使用4个二向色分束器，在覆盖u'g 'r'i' z '波段的5个光学通道中同时成像。使用ESO CCD控制器（NGC）可以实现每秒超过1000帧的帧速率，每帧都带有GPS时间戳。探测器是定制的，帧传输CCD从e2v，具有4个低噪声（2.5e-）输出，安装在小型热电冷却头在180 K工作，导致几乎没有暗电流。两个最红的CCD将是具有抗标准化的深耗尽器件，在光谱的红色部分提供高量子效率，没有边缘。该仪器还将通过共轭平面测光技术进行闪烁噪声校正。光机底盘将利用金属增材制造技术，制造重量轻，刚性和温度不变的结构。第一束光预计将于2017年在拉帕尔马的4.2米威廉·赫歇尔望远镜上（视野将为10 '，0.3 "/像素比例），随后计划在拉帕尔马的10.4米加那利大望远镜上使用（视野将为4'，0.11 "/像素比例）和智利的3.5米新技术望远镜。
2016-06-29 astro-ph.IM astro-ph.SR
SENSEI: Characterization of Single-Electron Events Using a Skipper-CCD
我们使用一个科学级的船长电荷耦合器件（船长CCD）在低辐射背景环境中工作，开发一个半经验模型，其特征在于CCD中的单电子事件的起源。我们确定，分离，并量化三个独立的贡献的单电子事件，这是以前捆绑在一起，并归类为“暗计数”：暗电流，放大器光，和寄生电荷。我们测量到暗电流（取决于曝光量）为（5.89+-0.77）x10 ^-4 e-/pix/天，以及前所未有的低杂散电荷贡献（1.52+-0.07）x10 ^-4 e-/pix，这与曝光无关。此外，我们提供了一种技术来研究从放大器发出的光所产生的事件，这使得检测器的操作被优化，以最大限度地减少这种影响的水平低于暗电流的贡献。我们的单电子事件的准确表征，可以大大扩展的灵敏度的实验寻找暗物质或相干中微子散射。此外，准确理解单电子事件的起源对于Skipper和传统CCD正在进行的研发工作的进一步进展至关重要。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Optimizing Charge-coupled Device Readout Enabled by the Floating-Gate Amplifier
本文提出并验证了利用MAS CCD浮栅放大器优化相关双采样的新读出技术，通过逐行复位、最优滤波及独立调节积分时间，在19 μs/像素下实现0.9 e⁻噪声，读出速度提升30%，噪声降低10%。
2025-04-10 astro-ph.IM physics.ins-det
Intrapixel effects of CCD and CMOS detectors
像素内非均匀性存在于CCD和CMOS图像传感器中，尽管背照式（BSI）CCD中的影响太小，以至于大多数天文观测都不关心。然而，像大型综合巡天望远镜这样的项目需要对探测器特性有精确的了解，像素内效应可能需要更多的关注。通过扫描CCD和CMOS相机与一个小光点（未解决的光学），我们发现在图像中的斑点的通量，质心位移，和椭圆率周期性变化的像素尺度上，在大多数情况下。变化幅度不仅取决于检测器，还取决于像素对光斑的采样程度。当测量的光斑半径为2个像素（包围80%能量）时，从BSI CCD相机提取的通量和椭圆率分别变化0.2-0.3%（rms）和0.005（rms），而质心位置的偏差（rms ~ 0.01像素）与像素不相关。BSI CMOS相机的影响更为明显，正面照明CMOS相机的影响甚至更糟。结果表明，需要更仔细地检查像素内的影响，精密天文学。
2017-07-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Status of the DAMIC direct dark matter search experiment
DAMIC实验使用完全耗尽的高电阻率CCD来寻找暗物质粒子。DAMIC CCD的能量阈值$\sim$为50 eV $_{ee}$，具有出色的能量和空间分辨率，非常适合识别和抑制放射性背景，对质量为$<$ 6 GeV/ $c^2$的WIMP具有无与伦比的灵敏度。早期的结果促使了100 g探测器DAMIC 100的建造，目前正在安装在SNOLAB。这篇文章讨论了安装进度，阈值附近的新校准工作，2014年数据的初步结果，以及一年数据采集后物理结果的前景。
2015-12-08 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Measurement of the ionization produced by sub-keV silicon nuclear recoils in a CCD dark matter detector
本文报道了用电荷耦合器件（CCD）测量硅原子核在体硅中以亚keV动能反冲的电离效率。核反冲是由来自$^{124}$ Sb-$^{9}$ Be光中子源的低能中子（$<$ 24 keV）产生的，并且它们的电离信号被测量为低至60 eV电子当量。这个能量范围，以前未被探索过，与低质量暗物质粒子的探测有关。测量的效率被发现偏离外推到低能量的Lindhard模型。这一测量也证明了位于SNOLAB地下实验室的暗物质直接探测实验DAMIC所采用的CCD对核反冲的敏感性。
2016-11-10 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
