飛騨天文台ドームレス太陽望遠鏡で使用する近赤外カメラのノイズ特性評価および比較

Abstract

京都大学飛騨天文台のドームレス太陽望遠鏡(DST)では、彩層磁場診断を目的とした近赤外線偏光分光観測装置の開発が進められてきた。彩層磁場診断には、スペクトル線に現れるハンレ効果やゼーマン効果を観測する必要があり、そのためには近赤外域における高い偏光測定精度(～10⁻⁴)の観測が求められる。本研究では、飛騨天文台が所有する赤外線カメラ(FLIR社製のFLIR-A6261、Allied vision Technologies社製のGoldeye G033 SWIR)についてダーク特性や測光精度などの性能を比較する実験を行った。人工光を導入した実験の結果、コンバージョンファクターはFLIR-A6261とGoldeye G033 SWIRでそれぞれ4.38、3.40(e¯/DN) と得られた。また、露光時間が100 msec以上ではGoldeye G033 SWIRの方がFLIR-A6261よりも若干高いSNを達成することがわかったが、両者のSNに大きな差はなかった。さらに、電子数で比較したダークノイズについては露光時間が200 msec以上の場合はFLIR-A6261とGoldeye G033 SWIRは同程度の値を示し、より短い露光時間の場合はFLIR-A6261の方がGoldeye G033 SWIRより小さい値を示した。加えてGoldeye G033 SWIRの方がFLIR-A6261と比較して線形性区間が広く、FLIR-A6261ではトリガー信号に対して時々露光開始に時間遅れが発生することが分かった。以上から総合的に判断すると、特に偏光変調の位相と振幅を適切に取得する必要のある偏光観測には、Goldeye G033 SWIRの方が適していると結論付けた。

We have developed a near infrared spectropolarimeter on the Domeless Solar Telescope at Hida Observatory aiming at diagnosing the chromospheric magnetic field in the solar atmosphere. In order to observe the Zeeman and Hanle effects to obtain the chromospheric magnetic field, high polarimetric sensitivity of less than 10⁻⁴ is required, and especially, for Zeeman diagnosis, near infrared observations are highly desired. In this study, we carried out several experiments to compare the performances of two infrared cameras: FLIR-A6261, and Goldeye G033 SWIR. As a result of our experiments with artificial light source, we found that the conversion factor of FLIR-A6261 and Goldeye G033 SWIR were 4.38 and 3.40 (e¯/DN), respectively. Goldeye G033 SWIR achieves slightly higher SN ratio in the case of exposure time of > 100 msec while there were no significant difference in SN ratio between these two cameras. The dark noise of FLIR-A6261 and Goldeye G033 SWIR show comparable values in the case of exposure time of larger than 200 msec. In the case of the shorter exposure time, the dark noise of FLIR-A6261 shows smaller value comparing to that of Goldeye G033 SWIR. In addition, we also found that Goldeye G033 SWIR has a wider range in linearity, and FLIR-A6261 sometimes shows time delay against the trigger signal for exposure. Comprehensively taking into account all these results, we concluded that the Goldeye G033 SWIR is more suitable, especially for polarimetric observations, which require high accuracy in detecting the phases and amplitudes of polarization modulation.