1/2012 - Sternwarte Calden Kassel

20 KORONA Nr. 114
Bildgewinnung mit CCD Chip
von Bernd Holstein
Eigentlich wurden CCD Chips in den 60er Jahren als Datenspeicher für Computer
entwickelt. Man fand aber bald heraus, dass sie sich auch vorzüglich zum Sammeln
von lichtgenerierten Ladungen eignen.
Noch vor einigen Jahren wurden die Bilder mit chemischen Filmen gewonnen.
Hierbei schwärzen einfallende Photonen die einzelnen Silberkörner in einem Film.
Bei den chemischen Filmen mussten eine bestimmte Menge Photonen einfallen, um
überhaupt eine Schwärzung zu erzeugen. Allerdings wurden beim Entwickeln der
Filme auch immer einige wenige Silberkörner geschwärzt, die nicht belichtet waren.
Diese Schwärzung wird als Grundschleier bezeichnet. War der Film gesättigt,
erfolgte überhaupt keine Schwärzung mehr.
Die Anzahl der Elektronen, die durch den Einfall von Photonen in einem CCD Chip
freigesetzt werden, steigt dagegen von Anfang an kontinuierlich. Allerdings ist auch
die obere Anzahl der Elektronen begrenzt. Die Grenze des Elektronenanstiegs liegt
ungefähr bei 80 bis 90 Prozent der sogenannten Full-Well-Kapazität, ein Maß für die
maximale Elektronenaufnahme eines Pixels, das direkt von dessen Fläche abhängig
ist. Je höher die Full-Well-Kapazität ist, desto besser ist die Dynamik eines CCD
Chips. Allerdings liefert auch ein Pixel ein minimales Signal, wenn kein Photon auf
ihn auftrifft. Dieses Signal wird als Bias bezeichnet.
Man kann die Funktion eines CCD Chips grob durch ein Eimermodell darstellen.
Auf der rechten Seite ist das Modell als Grafik abgebildet.
Die von der Messstation gemessenen Werte vom A/D Wandler werden in Zahlen
umgesetzt und können so als Helligkeitswerte für die Bildschirmdarstellung
verwendet werden.
Da man nun alles als Zahlen hat, steht einer weiteren Verarbeitung, wie z.B.
bestimmte Zahlenwerte aufsuchen und zählen, Werte in einem bestimmten Radius
um einen ausgesuchten Pixel verändern, Werte dazu addieren oder auch subtrahieren
usw., nichts mehr im Wege.