FRIDA (inFRared Imager and Dissector for the

Transcripción

INSTITUTO DE ASTROFÍSICA DE CANARIAS
Participación del IAC en FRIDA
FRIDA: InFraRed Imager and Dissector for
Adaptive Optics
José Javier Díaz
Instituto de Astrofísica de Canarias
Área de Instrumentación
Índice

¿Qué es FRIDA?

Objetivo Científico

Descripción de FRIDA y sus modos de observación

Distribución de tareas de Ingeniería en FRIDA

Ingeniería de FRIDA en el IAC

¿Hasta dónde se ha llegado en FRIDA?
José Javier Díaz
2
¿Qué es FRIDA?
 FRIDA es un instrumento diseñado para operar al límite de difracción en
combianción con el sistema de óptica adaptativa de GTC (GTCAO)
 Operará en la banda comprendida entre 0.9 y 2.5 µm en modo Imagen y
Espectroscopía.
 Está provisto de una unidad de campo integral basada en un rebanador de
imágenes (Image Slicer con 30 slices)
 GTCAO es un sistema simple-conjugado que utiliza un sensor ShakHartmann con estrella guía natural
•
Mag 10  SR 0.65 en K
•
Mag 15  SR 0.45 en K
•
Campo isoplanático r ~ 20 segundos de arco
•
Con Corrector de dispersión atmosférica
José Javier Díaz
3
Objetivo científico
 Sistema solar y objetos de baja masa.
 Fenómenos en sistemas binarios próximos
 Campos poblados de estrellas y poblaciones
estelares
 Dinámica de las galaxias y su evolución
química
 Estudio de la Vía Láctea y galaxias próximas
 …
José Javier Díaz
4
Mecanismo
de imagen
foco

Mecanismo
de
conmutación
de
modo

Tres para
cámaras
 Máscaras
y de de

Carrousel
de
redes
difracción
con:

Dos
ruedas
filtros
(con el Fan-Out del detector)
espectroscoía
 Cámara
fina
 Redes
de baja
resolución (1)
 19
cada una
 Máscaras
de
ocultación
y posiciones
 Cámara
“burda” media
 Redes
de resolución
(4)
 Broad , Narrow and Blocking filters
de fase Cámara deCableado
pupila (2)criogénico
 Redes de alta resolución
 Máscaras de calibración
 mapear
Rueda
de pupilas
2 espejos para
  (pin-holes
masks,
etc.) los ´slices de la IFU

Trabajan conjuntamente
11
 Tapa de bloqueo (Darks)

7 posiciones
con:
Descripción de FRIDA

3
1

Máscaras de8pupila y apodización
Cámara media y colimador
7
2
4
5
6
12
9
10
1 Ventana de entrada
7 Mecanismo de selección de modo (Imagen/Espectroscopía)
2 Rueda del plano focal
3 Colimador
4 Ruedas de filtros y pupilas
5 Rueda de cámaras
6 Cámara (media)
8 Unidad de campo integral (IFU)
9 Óptica del Espectrógrafo
10 Espejo doblador de haz
11 Carrusel de redes de difracción
12 Mecanismo de foco y detector
José Javier Díaz
5
FRIDA en modo Imagen
 Escalas
•
0.010”/pixel, fov = 20.48 x 20.48 arcsec.
•
0.020”/pixel, fov = 40.96 x 40.96 arcsec.
 Filtros de banda ancha y banda estrecha
•
Strehl mejor que 0.9 de 1.1 a 2.4 µm
•
Strehl mejor que 0.8 de 0.9 a 2.5 µm
 Throughput: Mejor que el 50% , excluyendo filtros y detector (objetivo
70%)
José Javier Díaz
6
FRIDA en modo Espectroscópico
 IFU con 30 Slices
 Escalas
•
0.010 x 0.020 arcsec/pixel
FOV : 0.65” x 0.60”
•
FOV: 1.30” x 1.20”
•
FOV: 2.60” x 2.40”
 Resolución espectral
•
Low
Z, J, H, K
R~1 500
•
Medium
Z, J, H and
R~ 4 000
•
High
H and K
R~ 30 000
José Javier Díaz
7
Sistemas de vacío, enfriamiento y
alineado
 Sistema de Vacío
 (Bomba mecánica y Turbo-molecular)
 Sistema de Enfriado
 Tanque de LN2 para pre-enfriado

(Cool Down time < 72 hrs, goal 48 hrs)
 2 Cryo-coolers
 Sistema de Alineado
José Javier Díaz
8
División de tareas de Ingeniería en
FRIDA
 IA-UNAM
•
•
 UF Astronomy
Los componentes ópticos serán
fabricados por la UNAM o
subcontratados bajo su supervisión en
México
•
Modelado
•
Prototipado
•
Fabricación
José Javier Díaz
•
Subcontratación de la fabricación de la
IFU
•
 TODO LO QUE NO HAYA
MENCIONADO
 CIDESI (Socio industrial de la
UNAM)
Diseño mecánico
Mecanismo de foco del Detector
 UCM
Diseño, puesta a punto de los
mecanismos . Incluida electrónica y
LLS
•
•
Data Reduction Pipeline.
•
Procesado en línea
•
Procesado previo a la entrega de datos a los
usuarios.
 IAC
9
•
Electrónica de control de alto nivel
(LCU)
•
Sistema de detección
•
Software de alto nivel
•
Software de apoyo a la planificación de
observaciones
•
OPMS (Preparación de observaciones)
•
ETC (Calculador de tiempos de exposición)
Tareas de FRIDA en el IAC
UCM
José Javier Díaz
10
Tareas de FRIDA en el IAC (HW)
 Unidad de control local (LCU. VME CRATE)
•
Sistema de Adquisición de Datos (DAS)
•
Sistema de Control de Mecanismos (MCS)
 Detector Control
•
Configuración y puesta en operación del Controlador del Detector
•
Estabilización Térmica del Detector y del Controlador
•
Fanout Board o electrónica de proximidad del Detector
•
Cableado del sistema de detección
 Detector (H2)
•
DETECTOR OPERATION
•
•
Readout Modes
DETECTOR TEST
•
Test System
•
Test List
•
Test Results
José Javier Díaz
11
HW Electrónico de FRIDA en el
IAC (HW)
José Javier Díaz
12
Sistema de Pruebas del Detector
José Javier Díaz
13
Test del detector y resultados
11,4 [e-]


Pruebas realizadas

Ganancia del sistema

Corriente de oscuridad

Ruido de lectura

Linealidad

Pozo de carga

Detección de píxeles muertos/calientes
Pruebas pendientes

Sólo disponemos de los valores de QE del fabricante
José Javier Díaz
14
…más opciones para FRIDA
 El IAC se ha preparado para dar un paso
adelante si hubiese oportunidad
José Javier Díaz

H2RG

SIDECAR ASIC

SAM
15
Tareas de FRIDA en el IAC (SW)
 El SW está siendo desarrollado
•
De acuerdo a los estándares GTC
•
Aprovechando la experiencia previa
en el IAC
•
OSIRIS
•
EMIR (Similar arquitectura HW del
MCS y el mismo DAS)
•
Desarrollado por el mismo equipo
•
Desarrollado e Integrado en lugares
diferentes
 Paquetes de SW
•
MCS - Mechanism Control System (High
Level)
•
DAS - Data Acquisition System (High
Level)
•
Instrument Layer
•
FRIDA GUI – Inspector Panels
•
Sequencer & FRIDA Observing Modes
José Javier Díaz
16
Estado Actual de FRIDA
 El diseño optomecánico de la IFU de FRIDA está
completamente modelado y sus capacidades verificadas
 Se han probado nuevos recubrimientos y materiales
para evitar problemas con luz difusa
Slicer
Field Mirror Block
Pupil Mirror Blocks
José
Javier Díaz
16/11/11
17
 Se han diseñado 2 criostatos de prueba (COLIBRI y FCTF) para realizar las
pruebas de 4 prototipos de los mecanismos
 Los resultados han sido transferidos al diseño detallado de éstos
Colibrí
FCTF
Focus Mechanism (UF)
Gratings Carousel
Collimator
Focal Plane Wheel
José Javier Díaz
18
 El diseño de los subsistemas ha sido optimizado
 Se ha realizado análisis estructural, térmico y modal
 TODOS los componentes han sido definidos.
José Javier Díaz
19
 FRIDA fue aprobado en 2005 y ha cumplido con las revisiones estipuladas
 El diseño óptico fue revisado en 2006
 La revisión de diseño preliminar se llevó a cabo en 2008
 La revisión de diseño crítico tuvo lugar en 2011
 Aproximadamente 50% del instrumento estará completamente fabricado
hacia finales de 2013.
 El inicio del ensamble de subsistemas está programado para el primer
trimestre de 2014
 La comisión en GTC está programada para 2015.
 La cantidad de recursos humanos y financieros que se han invertido en
FRIDA a la fecha es cuantiosa. Cerca del 60% del presupuesto de GTC para
la fabricación de FRIDA ha sido ya trasladado al proyecto.
José Javier Díaz
20
 Gracias a los asistentes por su paciencia
 Un agradecimiento al equipo de FRIDA y en especial a Beatriz Sánchez y
Heydi Moreno por su ayuda para realizar esta presentación.
José Javier Díaz
21

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