大视场巡天望远镜探测器响应与滤光片优化分析

• 作者: 刘伟 姚大志 娄铮 师冬冬 王海仁 赵海斌 郑宪忠 钱元
• 来源期刊: 天文学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 大视场巡天:滤光片 电荷耦合器件:信噪比 灵敏度
• 年，卷（期）: 2018,（3）
• 页码范围: 1-16
• 页数: 16页
• 分类号: P111
• 字数: 7013字
• 语种: 中文
• DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2018.03.001

摘要

大视场巡天望远镜(Wide Field Survey Telescope,WFST)是采用主焦式光学设计、2.5 m口径、具备强大巡天能力的望远镜,可以开展大规模图像巡天,用于刻画银河系和近邻宇宙的组成和结构、普查太阳系天体和外部构成、开展时域天文监测等科学研究工作.结合大视场巡天望远镜光学系统的透过率、西藏阿里站址的大气透过率和冒纳凯阿台址的天光发射谱,比较不同电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)量子响应曲线、读出噪声和不同曝光时间情况下,不同类型天体在u、昏r、i、z和w波段的能谱响应,分析各个波段测光信噪比,优化确定CCD响应曲线和用于太阳系天体巡天的白光滤光片(w)设计.分析结果显示:蓝敏CCD对探测超新星等高能爆发暂现源有优势,但在r、i、z波段效率降低,从而降低这些波段的巡天探测灵敏度.光学宽带CCD响应曲线兼顾蓝端和红端能谱响应,在相同观测时间内,可以实现比蓝敏CCD更高的巡天灵敏度.采用宽带CCD响应曲线,结合估算的WFST系统光学成像效率及站址的天光和消光,计算给出了巡天观测对太阳系天体(G2V恒星光谱)、椭圆星系(E)、漩涡星系(Sbc/Scd)、不规则星系(Im)、类星体、Ⅰ型和Ⅱ型超新星的探测灵敏度.通过调节w波段的带宽和中心波长,可以实现对不同类型天体的能谱响应信噪比最大化.综合比较,确定w滤光片的优化设计波长范围为367-795 nm.最后,计算给出了各波段长期巡天图像数据叠加的探测灵敏度随曝光时间的变化曲线.