Administrators frédogoto Posté(e) 23 novembre 2010 Administrators Signaler Share Posté(e) 23 novembre 2010 je me permet de reproduire le l'article PDF de VINZ sur ASComment tester facilement sa caméra CCD ?AMesurer expérimentalement le gain g en electron par ADU en une minute !1 La théorieOn peut zapper cette théorie,mais un peu de mathématiques c'est toujours bon ! En cas d'allergie,passez au 2Alors, quelques définitions ...N est le nombre d'électrons qui sont libérés dans le CCD par l'impact des photons qui ont traversél'espace.M est la notation pour une valeur moyenneσ est la notation est l'écart-type ( ou sigma ) qui représente la moyenne des ecarts à la moyenne,plus cette valeur est grande, et plus les valeurs sont dispersées.Les électrons libérés dans la CCD donnent une tension, mesurée dans la caméra dans une unité qu'onappelle l'ADU.Le but est de trouver le lien entre le nombre d'éléctrons mesurés, et le nombre d'ADU correspondantNelectron = gxNADUEn théorie il faudrait étudier un pixel sur des milliers de mesures, mais comme les ccd modernes sontassez homogènes, on peut considérer que cela revient à étudier toute la population de pixels, mais surune seule image.La valeur moyenne des valeurs mesurées sur l'image obeit à la loi ci-dessous qui montre que lesvaleurs en ADU sont proportionnelles au nombre d'électrons reçus.Melectron = gxMADUOn peut démontrer facilement la propriété suivante, mais c'est vraiment du calcul sans rapport avecnotre sujet.σelectrons² = gx σadu²Revenons à la physique, les électrons suivent les lois de poisson qui régissent les évènement quin'arrivent qu'une fois.D'après ces lois on a :σelectrons² = MelectronsD'ou en remplaçant :g²x σADU² = MADUSoit exprimé plus simplement :g= ( (MADU) / (σADU²))Reste maintenant à calculer ces deux valeurs dans le but de trouver g qui donne le nombre d'électronspar ADU de la CCD.On peut le faire à partir de deux images de flats de la même série.En haut de la fraction, on a la valeur moyenne il suffit de sélectionner une zone homogène dansl'image et de mesurer la valeur moyenne.On a MADU = MADUmesuréPour obtenir l'ecart-type en ADU c'est un peu plus fin : on ne doit mesurer que la partie aléatoire del'image c'est à dire le bruit. On prend donc le flat 1 , on ajoute une petite constante de 1000 parexemple, puis on soustrait le flat 2 : l'image obtenue devrait contenir uniquement la valeur 1000 ,mais en fait elle contient les différences aléatoires entre les deux images, c'est à dire le bruit. Commeon a utilisé deux images pour faire ce calcul, on obtient le double du bruit, pour avoir le bruit d'uneimage seule il faut donc diviser par deux et on a :σADU² = 0,5 x σADUmesuré²La relation finale qui permet de mesurer le gain est donc :g= (MADUmesuré) / (0,5σADUmesuré²))Il faut simplement avoir deux flats de la même série.Prendre le flat 1 , sélectionner une zone homogène et mesurer la valeur moyenne dans cette zone.Prendre le flat 1 ajouter 1000 ( pour éviter des problèmes de soustraction donnant des valeursnégatives ) puis soustraire le flat 2.Sélectionner la même zone que celle de la moyenne, et mesurer l'ecart typeAvec ces deux valeurs et la relation ci-dessus on calcule g en electron/ADUB Mesurer expérimentalement le bruit de lecture.1 La théorieLe bruit de lecture est l'écart-type du signal qu'on mesure lors de la lecture de la caméra, pour lecalculer on utilise donc une image qui ne contient ni lumière , ni effet thermique qu'on appelle unoffset ou un bias. C'est une image prise dans le noir ( pas de signal lumineux ) et de temps de poseminimal ( pas d'effet thermique ).Le bruit de lecture est le signal aléatoire, dans une caméra parfaite, soustraire deux offsets devraitdonner une image noire, remplie de zéros. Ce n'est pas le cas à cause du bruit, et il suffit de mesurerl'écart-type de l'image obtenue pour en avoir une mesure. Un détail important, en utilisant cettetechnique, on utilisé deux images au lieu d'une, le bruit est donc en quelque sorte "doublé", et commed'après les mathématiques les bruits s'additionnent au carré on a :σmesuré²= 2x σbruit²D'ouσbruit² = (σmesuré²)/2Et la relation finale qui permet le calcul :2 La pratiquePrendre deux offsets.Ouvrir l'offset1 , additionner la constante 1000 pour éviter les problèmes de valeurs négatives lors dela soustraction.Soustraire l'offset 2 pour obtenir l'image du bruit.Sélectionner une zone, mesurer l'écart type et utiliser la formule ci-dessous pour calculer le bruit.Et la relation finale qui permet le calcul :σbruit = (σmesuré) / √2soit (σmesuré ) / √1.41Pour le bruit en électrons, on utilise la relation suivante :σbruit(e) = g x σbruit(ADU)On peut aussi faire ce travail sur une image entière, et comparer les résultats.3 Une méthode simplifiéeQuand on prend un offset unique, et qu'on mesure directement l'écart-type dedans on trouvequasiment les mêmes valeurs qu'en utilisant la méthode "correcte", on peut donc utiliser une méthodesimplifiée :Prendre un offset uniqueSélectionner une zone, mesurer l'écart-type, puis passer à la valeur enélectrons avec la relation cidessous:σbruit(e) = g x σbruit(ADU)C Mesurer expérimentalement le courant d'obscurité1 La théorieUne image réalisée dans le noir, contient deux choses : un signal toujours présent qui est du à lalectrue, et un signal due à l'agitation des atomes dans la matière, qui provoque l'apparition d'électronsdans les photosites de la caméra.On réalise deux images une dans le noir d'un temps de pose conséquent ( un dark de 1000s ) et uneimage dans le noir de temps de pose minimal ( un offset ).On faisant dark - offset , il reste uniquement le signal thermique qu'on peut alors estimer.2 La pratiqueOn réalise un dark de 1000s et un offset.On soustrait l'offset du dark.On mesure le niveau moyen en ADU de l'image, et on utilise la relation ci-dessous pour passer auxelectrons.Mthermique(e) = g x MADULe courant d'obscurité I en e/seconde est alors :I(e/s) = Mthermique(e) /temps (s)en coursCette valeur est à comparer aux données du fabricant. Attention elle dépend fortement de latempérature, qu'il faut donc préciser lorsqu'on donne a mesure.D Vérifier l'absence d'image fantomes.1 La théorieUne image réalisée dans le noir, contient deux choses : un signal toujours présent qui est du à lalectrue, et un signal due à l'agitation des atomes dans la matière, qui provoque l'apparition d'électronsdans les photosites de la caméra.On réalise deux images une dans le noir d'un temps de pose conséquent ( un dark de 1000s ) et uneimage dans le noir de temps de pose minimal ( un offset ). Citer Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
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