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。

1. 検出器

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 Performance	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 (Fowler Sampling)	<3	e-
Quantum Efficiency	>60	%
Spectral Response	0.85 - 2.5	µm
Dark Current @78K	<0.03	<10e-/sec
Power Dissipation	<2	mW

2. 検出器制御システムの設計と構成

2.1. システム構成とフロントエンド回路

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

2.2. ファンアウトボード

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

2.3. デュワーと搭載機器

　

図 9　検出器用電源とラック、およびデュワー