大靶面拼接主焦相機(jī)搶占時(shí)域天文觀測(cè)研究制高點(diǎn)

大視場(chǎng)相機(jī)是大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡的核心設(shè)備，而由于單片傳感器大小的限制，對(duì)于大視場(chǎng)相機(jī)的焦面沒法使用單片傳感器來滿足大焦面的需求，因此大靶面探測(cè)器拼接是大視場(chǎng)相機(jī)的研制的關(guān)鍵技術(shù)。高精度的焦面拼接首先要求高精度的加工和高精度的測(cè)量，由于探測(cè)器工作溫度往往都是在低溫下，以減小探測(cè)器的暗電流，因此需要在常溫以及低溫工況下進(jìn)行測(cè)量，以保證探測(cè)器在低溫工況下具有良好的平整度，提高探測(cè)器的成像質(zhì)量。

基于國(guó)內(nèi)外天文學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀，把握實(shí)測(cè)天文科學(xué)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合已有研究團(tuán)隊(duì)的人才技術(shù)優(yōu)勢(shì)和研究基礎(chǔ)，在多年準(zhǔn)備和積累的基礎(chǔ)上，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)提出共同建設(shè)北半球具備最高巡天能力的光學(xué)時(shí)域巡測(cè)設(shè)備－2.5米口徑大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡（Wide Field Survey Telescope，以下簡(jiǎn)稱WFST），搶占時(shí)域天文觀測(cè)研究制高點(diǎn)。

而大靶面拼接主焦相機(jī)正是WFST望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵設(shè)備，科學(xué)成像采用9片9K × 9K CCD芯片拼接而成，設(shè)計(jì)成像靶面直徑達(dá)到325mm，像面拼接平整度小于20um，是國(guó)內(nèi)面積最大，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的主焦相機(jī)，可以看出WFST的焦面拼接平整度要求是最高的。主焦相機(jī)的研制首先要解決高精度測(cè)量的問題，尤其是在低溫工況下的測(cè)量。

相機(jī)研制團(tuán)隊(duì)在WFST望遠(yuǎn)鏡副總設(shè)計(jì)師、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室王堅(jiān)教授領(lǐng)導(dǎo)下，進(jìn)行了主焦相機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，包括探測(cè)器真空低溫封裝，大靶面探測(cè)器高精度測(cè)量和拼接，探測(cè)器低噪聲低功耗讀出和驅(qū)動(dòng)，高效相機(jī)控制等。對(duì)于大靶面探測(cè)器高精度測(cè)量，研制團(tuán)隊(duì)攻克了低溫工況下高精度平面度非接觸測(cè)量的難點(diǎn)，基于激光三角測(cè)量法提出了適合于傳感器低溫封裝工況下的差分三角測(cè)量方法（Differential Triangulation Measurement），在真空封裝下的測(cè)量誤差不超過0.5%，重復(fù)測(cè)量精度能達(dá)到±2μm。

并在此基礎(chǔ)上完成DTS測(cè)量?jī)x的研制，并最終完成WFST主焦相機(jī)低溫工況下的測(cè)量。目前WFST主焦相機(jī)已經(jīng)完成研制，運(yùn)往冷湖和望遠(yuǎn)鏡本體進(jìn)行安裝和聯(lián)調(diào)聯(lián)測(cè)。