Abb. 1: Die Sättigungskurve der ST-2000XM
Da wir unsere CCD-Kamera (SBIG ST-2000XM) nicht nur benutzen, um Fotos von diversen Himmelsobjekten zu machen, sondern auch zu "Messzwecken" einsetzen (Photometrie, Spektroskopie, usw.), ist es interessant festzustellen, in welchen Bereichen das CCD-Chip linear arbeitet. Wir wollen also messen, in welchen Bereichen die Belichtungszeit und die Pixelintensität der Kamera linear verlaufen und somit in einem Diagramm eine Gerade ergeben.
Für die Messanordnung kann sehr gut eine Flat-Box verwendet werden. Ist diese nicht vorhanden, wählt man die Anordnung, mit der man normalerweise die Flat-Bilder erzeugt (z.B.: eine weiße, glatte Wand mit einer möglichst gleichmäßigen Beleuchtung).
Die Messbilder wurden bei einer Temperatur von 0°C aufgenommen. Bei der Auswertung wurde der Mittelwert aller Pixelintensitäten, die Intensität des schwächsten und des intensivsten Pixels in einer Tabelle aufgetragen (Abb. 1).
Abb. 1: Die Sättigungskurve der ST-2000XM
In Abb. 1 kann man erkennen, dass bei längeren Belichtungszeiten die Summe der Pixelintensitäten (rote Kurve) konstant bei ca. 45000 stehen bleibt. Dort ist die Grenze der Aufnahmekapazität des CCD-Chips erreicht. Der Verstärkungsfaktor des A/D-Wandlers spielt hier auch noch eine Rolle. Man kann ebenfalls sehen, dass das Chip bei Intensitäten bis ca. 40000 Einheiten einen sehr linearen Verlauf zeigt. Ab 40000 Einheiten beginnt dann das Anti-Blooming-Feature der Kamera die Elektronen, die zu viel sind, "wegzuräumen". Hier beginnt dann der nicht-lineare Bereich des CCD-Chips. Bei Chips ohne Anti-Blooming-Feature wird der lineare Bereich wohl bis fast zum Maximum gehen.
Trotzdem kann man auch einen CCD-Chip mit einem Anti-Blooming-Gate für Messungen einsetzen. Wichtig ist in dem Fall dann jedoch, dass man den linearen Bereich der Kamera bei den Messungen im Rohbild nicht verlässt.
In Abb. 1 werden ebenfalls die Intensitäten der jeweils hellsten (Maximum, grün) und schwächsten Pixel (Minimum, blau) ausgegeben. Hier tritt das nicht-lineare Verhalten entsprechen früher oder später ein. Die Geradengleichung des linearen Bereiches der roten Kurve (Intensitäts-Mittelwert) wird an der schwarzen Trendlinie ausgegeben. In die Berechnung der Trendlinie sind alle Punkte mit einer Intensität kleiner als 40000 Einheiten eingegangen.