Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Größter Kamera-Chip der Welt für die Astronomie

28.01.2010
Der Potsdamer PEPSI Spektrograph bekommt sein erstes "Auge"

Wissenschaftler und Ingenieure des Astrophysikalischen Instituts Potsdam (AIP) der Universität von Arizona und der Firma STA in Kalifornien haben einen extrem großen CCD (charged coupled device) Detektor für besonders lichtschwache Astronomie entwickelt, gebaut und erfolgreich im Kühlgefäß installiert. Der Detektor arbeitet in den ersten wissenschaftlichen Labortests absolut fehlerfrei.


Die erste der beiden 10k x 10k Einheiten bei einer Temperatur von -100 Grad Celsius und einem Vakuum von 10-5 Torr während der Labortests. Foto: Emil Popow/AIP


112 Megapixel STA1600A CCD im AIP Kühlgefäß. Die Einheit hat 16 Ausgabeverstärker auf zwei Videoboards. Foto: Mike Lesser, ITL

Der Detektor ist der größte seiner Art der je gebaut wurde. Er besteht aus 10560 x 10560 Pixeln, die je 9 x 9 Mikrometer (9 Tausendstel eines Millimeters), groß sind. Zusammengenommen ergibt das in etwa eine Größe von 112 Millionen Pixeln bzw. 112 MPix auf einer Fläche von 95 Millimetern mal 95 Millimetern. Der Detektor muss in einem nahezu perfekten Vakuum arbeiten, bei einer Temperatur von -130 Grad Celsius, um die Bewegung der natürlichen Moleküle und Atome des Materials so gering wie möglich zu halten. Zwei solcher Detektoren werden zukünftig gleichzeitig am "Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument" PEPSI arbeiten und einen extrem schwachen Lichtstrom aufspüren können, der aus nur wenigen Photonen pro Sekunde und Wellenlängeneinheit besteht, also etwa eine Milliarde lichtschwächer ist als alles was, man mit dem bloßen Auge noch erkennen kann. PEPSI wird 2011 am Large Binocular Telescope (LBT) Arizona, dem mit zwei 8,4 Meter großen Spiegeln derzeit größten optischen und bodengebundenen Teleskop weltweit, installiert dann der leistungsfähigste Spektrograph sein, der für Astronomen verfügbar ist.

Das Kernstück der Einheit wurde von Richard Bredthauer und seinem Team der "Semiconductor Technology Associates (STA)" in Kalifornien, USA, entworfen und wurde für seine lichtschwache Sensitivität vom "Imaging Technology Laboratory" (ITL) der "University of Arizona" von Michael Lessers Gruppe bearbeitet. Dazu wurde der lichtempfindliche Bereich der Einheit stark verdünnt. Dieser Prozess dauerte zwei Jahre, denn es musste eine Atomschicht nach der anderen von der Oberfläche der dünnen Scheibe abgenommen werden, bis nur noch wenige hundert Silikonatomeinheiten übrig blieben. So erhält der Detektor eine sehr hohe, so genannte Quanteneffizienz von 96 Prozent im sichtbaren Licht. Das bedeutet, dass der Detektor nur vier Prozent der ankommenden Photonen nicht erfassen kann. Früher verpasste selbst eine exzellente astronomische Fotoplatte bis zu 98 Prozent der ankommenden Photonen. In den Laboren des AIP in Potsdam wurden das Kühlgefäß und der Kopf der CCD Kamera mit hoher Präzision gebaut. "Die Anforderungen an die Dichte des Vakuums und an die Festigkeit des Materials waren bei dieser Einheit gerade wegen der Größe und der Wärmeempfindlichkeit auf der Oberfläche der CCDs besonders hoch", erklärt Professor Klaus G. Strassmeier, PI des PEPSI Projektes und einer der Direktoren des AIP. "Man muss sich vorstellen, dass die Abweichung einer solch überdimensionalen CCD Oberfläche trotzdem nur ein Hundertstel eines Millimeters von einer Kante zur anderen sein darf. Das ist als ob man 112 Millionen Zahnstocher in den Boden steckt, um die Oberfläche eines Fußballfeldes zu bedecken und man darf nur 1Millimeter von einer Ecke zur anderen abweichen, und man hat nur einen Versuch pro Zahnstocher", beschreibt Prof. Strassmeier.

Wenn der Detektor in naher Zukunft Sternenlicht am LBT sieht, werden PEPSI und seine beiden 10k CCDs kosmische Magnetfelder vermessen und erdähnliche Exoplaneten ausfindig machen.

Kontakte:
Wissenschaftlicher Ansprechpartner am AIP:
Prof. Dr. Klaus G. Strassmeier, Tel. +49 (0) 331 7499-223, E-Mail: kstrassmeier@aip.de
Wissenschaftlicher Ansprechpartner Imaging Technology Laboratory (ITL):
Dr. Michael Lesser, Tel. +1 (520) 628-2078
Wissenschaftlicher Ansprechpartner Semiconductor Technology Associates Inc. (STA):

Dr. Richard Bredthauer, Tel. +1 (949) 481-1595

Pressestelle des AIP:
Madleen Köppen, Tel. 0331 7499-469, E-Mail: presse@aip.de
Imaging Technology Laboratory (ITL) is dedicated to advancing scientific and industrial imaging science by developing enabling technologies for the University of Arizona and worldwide research sponsors.

Semiconductor Technology Associates Inc. (STA) is dedicated to providing the highest quality custom Charge Coupled Devices to the commercial and scientific communities. Their expertise lies in the design, fabrication, packaging and characterization of the finest CCDs available in the world.

Das AIP beschäftigt sich vorrangig mit kosmischen Magnetfeldern und extragalaktischer Astrophysik. Daneben wirkt das Institut als Kompetenzzentrum bei der Entwicklung von Forschungstechnologie in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Das AIP ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Das AIP ist eine Stiftung privaten Rechts und ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören derzeit 86 Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung sowie drei assoziierte Mitglieder, die wissenschaftliche Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung bearbeiten.

Madleen Köppen | Astrophysikalisches Institut Pot
Weitere Informationen:
http://www.aip.de

Weitere Berichte zu: AIP Arizona Astronomie Astrophysik CCD ITL Kamera-Chip Kühlgefäß LBT Magnetfeld PEPSI Photon STA Semiconductor Vakuum information technology

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur
26.04.2019 | Universität Basel

nachricht Götterspeise, Haftnotizen und Smartphone-Sensoren – die Geheimnisse der Adhäsion
25.04.2019 | Technische Universität Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur

Physikern der Universität Basel ist es erstmals gelungen, die magnetischen Eigenschaften von atomar dünnen Van-der-Waals-Materialien auf der Nanometerskala zu messen. Mittels Diamant-Quantensensoren konnten sie die Stärke von Magnetfeldern an einzelnen Atomlagen aus Chromtriiodid ermitteln. Zudem haben sie eine Erklärung für die ungewöhnlichen magnetischen Eigenschaften des Materials gefunden. Die Zeitschrift «Science» hat die Ergebnisse veröffentlicht.

Der Einsatz von zweidimensionalen Van-der-Waals-Materialien verspricht Innovationen in zahlreichen Bereichen. Wissenschaftler weltweit untersuchen immer neue...

Im Focus: Unprecedented insight into two-dimensional magnets using diamond quantum sensors

For the first time, physicists at the University of Basel have succeeded in measuring the magnetic properties of atomically thin van der Waals materials on the nanoscale. They used diamond quantum sensors to determine the strength of the magnetization of individual atomic layers of the material chromium triiodide. In addition, they found a long-sought explanation for the unusual magnetic properties of the material. The journal Science has published the findings.

The use of atomically thin, two-dimensional van der Waals materials promises innovations in numerous fields in science and technology. Scientists around the...

Im Focus: Volle Fahrt voraus für SmartEEs auf der Automotive Interiors Expo 2019

Flexible, organische und gedruckte Elektronik erobert den Alltag. Die Wachstumsprognosen verheißen wachsende Märkte und Chancen für die Industrie. In Europa beschäftigen sich Top-Einrichtungen und Unternehmen mit der Forschung und Weiterentwicklung dieser Technologien für die Märkte und Anwendungen von Morgen. Der Zugang seitens der KMUs ist dennoch schwer. Das europäische Projekt SmartEEs - Smart Emerging Electronics Servicing arbeitet an der Etablierung eines europäischen Innovationsnetzwerks, das sowohl den Zugang zu Kompetenzen als auch die Unterstützung der Unternehmen bei der Übernahme von Innovationen und das Voranschreiten bis zur Kommerzialisierung unterstützt.

Sie umgibt uns und begleitet uns fast unbewusst durch den Alltag – gedruckte Elektronik. Sie beginnt bei smarten Labels oder RFID-Tags in der Kleidung,...

Im Focus: Full speed ahead for SmartEEs at Automotive Interiors Expo 2019

Flexible, organic and printed electronics conquer everyday life. The forecasts for growth promise increasing markets and opportunities for the industry. In Europe, top institutions and companies are engaged in research and further development of these technologies for tomorrow's markets and applications. However, access by SMEs is difficult. The European project SmartEEs - Smart Emerging Electronics Servicing works on the establishment of a European innovation network, which supports both the access to competences as well as the support of the enterprises with the assumption of innovations and the progress up to the commercialization.

It surrounds us and almost unconsciously accompanies us through everyday life - printed electronics. It starts with smart labels or RFID tags in clothing, we...

Im Focus: Neuer LED-Leuchtstoff spart Energie

Das menschliche Auge ist für Grün besonders empfindlich, für Blau und Rot hingegen weniger. Chemiker um Hubert Huppertz von der Universität Innsbruck haben nun einen neuen roten Leuchtstoff entwickelt, dessen Licht vom Auge gut wahrgenommen wird. Damit lässt sich die Lichtausbeute von weißen LEDs um rund ein Sechstel steigern, was die Energieeffizienz von Beleuchtungssystemen deutlich verbessern kann.

Leuchtdioden oder LEDs können nur Licht einer bestimmten Farbe erzeugen. Mit unterschiedlichen Verfahren zur Farbmischung lässt sich aber auch weißes Licht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2019 in Berlin: Am 30. Mai 5 km laufen und Gutes tun

26.04.2019 | Veranstaltungen

Wie sieht das Essen der Zukunft aus?

25.04.2019 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz: Lernen von der Natur

17.04.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur

26.04.2019 | Physik Astronomie

Multitasking in Perfektion: Nervenzelle arbeitet wie 1400 einzelne Zellen

26.04.2019 | Biowissenschaften Chemie

Neuer Goldstandard bei der Behandlung der Aortenklappenstenose

26.04.2019 | Medizintechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics