基盤Sカメラ検出器システム
2007年10月18日 内一・勝野 由夏
基盤Sカメラ(ANIR)は、TAO1m望遠鏡に搭載される予定の近赤外線カメラである。ANIRの検出器コントロールシステムについて構成をまとめる。
検出器としてはRockwell Scientific Company(現 Teledyne)のHAWAII-2アレイを使用する。HAWAII-2は2048×2048の画素数を持つHgCdTe検出器である。HAWAII-2は4つの独立した象限を持ち、読み出しは各象限で独立に行う。表 1にHAWAII-2の性能を示す。
表 1 HAWAII-2の性能(Rockwell ホームページより)
Parameter |
Measured |
Units |
Detector Interface Circuit |
SFD |
|
Cell Pitch |
18 |
µm |
Die Size |
1600 |
mm2 |
Integration Capacity |
1.0x105 |
Carriers |
Integration Capacitance |
18 - 35 |
fF |
Signal Conversion Gain |
3.0 - 6.0 |
µV/e- |
Output Signal Excursion |
0.4 - 1.0 |
V |
Maximum Data Rate |
>1 |
MHz |
Maximum Slew Rate |
400 |
nsec |
Minimum Read Noise (CDS) |
<10 |
e- |
Minimum Read Noise |
<3 |
e- |
Quantum Efficiency |
>60 |
% |
Spectral Response |
0.85 - 2.5 |
µm |
Dark Current @78K |
<0.03 |
<10e-/sec |
Power Dissipation |
<2 |
mW |
検出器はLINUX計算機、PCIボード、フロントエンド回路、ファンアウトボードによって制御、駆動を行う。フロントエンド回路には酒向氏作成の中間赤外用フロントエンド回路 (DRVボード、ADCボード) を応用する。下図にシステムの流れ図を示す。ディジタル部にはインターフェイス社 PCI ボード PCI2772C (Interface社 DMA転送 20 MHz 駆動 32 点入出力)を用いる。
図 1 ANIR検出器読み出しシステムの概要
図
2 DRVボード(上:表面、下:裏面)
図 3 DRVボードへのソフトウエア書き込み作業
図 4 DRVボード駆動の様子
図 5 ADCボード(上:表面、下:裏面)
図 6 ADCボード動作実験の様子
ファンアウトボードはANIRの仕様に合わせて設計・製作した。デュワーが小さく、HAWAII-2検出器を搭載するZIFソケットの大きさに対し、ボードの大きさが小さいため、HAWAII-2の4象限のうち、1つの象限しか用いない予定である。図 7に製作したファンアウトボードを示す。
図 7 製作したファンアウトボード
図 8 ファンアウトボードへのZIFソケットの実装
図 9 検出器用電源とラック、およびデュワー