0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

SLAC工作人员首次照下了32亿像素的数码照片

MEMS 来源:SLAC国家加速器实验室 2020-09-13 09:24 次阅读

在美国能源部的斯坦福直线加速器(Stanford Linear Accelarator,简称SLAC)国家加速器实验室内,工作人员将一个成像传感器阵列对准了一颗罗马花椰菜,拍下了这张黑白照片。这张看上去再普通不过的照片,不仅意味着成像能力的进步,也是天文学的重要里程碑。

这张照片如此特殊的原因在于,这是SLAC工作人员首次照下了32亿像素的数码照片,也是通过单次成像得到的最高像素的照片。这些照片之大,要用378块4K超高清电视屏幕才能完整展示出其中的一张;它们的清晰度能让你在大约24千米外看见一颗高尔夫球。

全球像素最高的罗马花椰菜(图片来源:SLAC国家加速器实验室)

而拍摄这张照片的成像传感器阵列,将会成为薇拉·库珀·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)相机的核心部件。这座位于智利的天文台以4年前去世的天体物理学家薇拉·鲁宾命名,以纪念她在暗物质研究领域的重要贡献。

接下来,这个传感器阵列将并入SLAC仍在建的全球最大数码相机中。在鲁宾天文台组建完成后,这个相机将可以拍下整个南天的全景图——每隔几晚就能照一张;如此这般,持续十年。每晚,鲁宾天文台都需要处理、储存超过20 TB的数据。

这些数据会从相机传入鲁宾天文台的时空遗产调查项目(Legacy Survey of Space and Time,LSST)数据库中,这个数据库包含了比地球人口还多的星系,和数不清的天体的运动信息。利用LSST相机,鲁宾天文台能拍出有史以来最宏大的天文学电影,并揭开许多重要的宇宙之谜的面纱。这其中就包括暗物质和暗能量之谜:LSST产出的数据将用于暗能量科学协作项目(Dark Energy Science Collaboration,DESC),帮助我们进一步了解这种推动宇宙加速膨胀的神秘能量。

鲁宾天文台(图片来源:LSST)

“这对我们来说,是一个重要的里程碑,”LSST相机项目主管,美国能源部劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的文森特·里奥特(Vincent Riot)表示,“焦平面为给LSST提供图像,它将是鲁宾天文台得力、敏感的眼睛。”

鲁宾天文台主任,来自SLAC的史蒂文·卡恩(Steven Kahn)说:“这是整个鲁宾天文台项目最重要的成就之一。LSST相机的焦平面的建成和成功测试,是相机团队的一次巨大成功。这次成功将能让鲁宾天文台开启下一代的天文学研究。”

组装最强相机

某种意义上来说,焦平面就好像消费级数码相机中的成像传感器:它能捕捉物体发出或反射的光线,再将其转化为电信号,以此产生图像。但LSST相机的焦平面比这要复杂得多。实际上,它包含了189个独立传感器,也叫电荷耦合器件(charge-coupled devices,CCD)。每个CCD能输出1600万像素——与大多数现代数码相机的成像传感器输出的像素量相差无几。

建成的LSST相机焦平面直径至少有61厘米,包含189个独立传感器,能输出32亿像素的图像。(图片来源:Jacqueline Orrell/SLAC)

所谓的“科学筏”(science rafts)的安装,在美国能源部的布鲁克黑文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)完成:一个“科学筏”内含9个CCD,以及它们的辅助元件。安装完成后,“科学筏”被运送到SLAC。在SLAC,相机团队会往一个固定网格里,插入21个“科学筏”和还有4个不用于成像的特殊筏。

LSST相机焦平面的单个成像传感器和辅助元件会被包装进一个个单元里,称作“筏”。有两种不同的单元:为鲁宾天文台科学项目输出图像的,是21个方形筏(中央),每个包含9个传感器;除此之外,有四个特殊筏(左侧),每个包含3个传感器,用于相机对焦,以及将望远镜与地球旋转同步。(图片来源:Farrin Abbott/SLAC)

焦平面有许多非常特殊的性质。它不仅含有32亿个像素,而且这些像素非常小(约10微米宽),整个焦平面十分平整,凹凸不超过人类头发宽度的十分之一。这保证了相机能输出清晰且具有高解析度的图像。焦平面的直径约为61厘米,跟大约3.5厘米的全画幅消费级相机相比,只能用“巨大”来形容。如此之大的焦平面,能拍到相当于大约40个满月大小的天空。而且,整个望远镜的设计敏感度极高,能探测到比肉眼可见程度要暗1亿倍的物体——这就像在几千千米外看到一根燃烧的蜡烛一样。

“这些参数大得可怕,”来自加利福尼亚大学圣克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz)的LSST相机项目科学家史蒂文·利兹(Steven Ritz)表示,“这些独特的性质,将驱动鲁宾天文台充满野心的科学研究。”

在接下来的10年间,这个相机将会搜集大约200亿个星系的图像。“这些数据能促进我们对星系演化的了解,也能更深入、更精确地检验我们的暗物质和暗能量模型,”利兹说道,“不论是对太阳系,还是对可观测宇宙边缘的物体的详细研究——对很多科学领域来说,这个天文台都会是一个绝佳的设施。”

LSST相机焦平面的表面积大到足以拍到40个满月大小的天空图像。它的解析度之高,你能从大约24公里外看见一个高尔夫球。(图片来源:Greg Stewart/SLAC)

首次拍下32亿像素的照片

焦平面于今年早些时候才被组装完成。在6个月的时间内,SLAC机组人员提心吊胆地将25个科学筏插入网格的狭窄狭槽中。为了让成像面积最大化,相邻筏上传感器之间的间隙还不到5根头发丝宽。成像传感器相互接触时极易破裂,因此整个操作过程非常棘手。

这些科学筏也价格不菲——每件高达300万美元。

负责传感器集成的SLAC机械工程师汉那·波列克(Hannah Pollek)说:“这个项目不但风险高,而且容限严格,非常具有挑战性。但是有了这样一支全能的团队,我们可以算是完成得相当不错。”

焦平面已被放置到了低温恒温器内部,在这里,传感器冷却到-101℃,这是它们正常运作所需的温度。由于疫情,相机团队的成员们一连数月无法进入实验室。他们最终在5月恢复了有限的工作,并且需要遵循严格的社交距离要求。目前他们正在进行大规模测试,以确保焦平面能够满足鲁宾天文台科学计划的技术要求。

其中一项测试就是对包括罗马花椰菜(Romanesco,有着极其细微的表面结构)在内的各种物体首次拍下32亿像素的图像。为了在相机尚未组装完成的情况下做到这一点,SLAC团队利用150微米的针孔将图像投影到焦平面上。

最后冲刺阶段

团队在完成相机组装之后,将迎来更具挑战性的工作。

在接下来的几个月中,他们会将低温恒温器和焦平面插入相机机身,并添加相机镜头,包含世界上最大的光学镜头、快门和用于研究不同颜色夜空的滤镜更换系统。到2021年中期,这款大小与一辆SUV相当的相机,将准备开始最终测试,接着将被运往智利。

SLAC首席研究官兼基础物理学实验室副主任乔安尼·休伊特(JoAnne Hewett)说:“相机完成在即,这非常令人兴奋。能在建立鲁宾天文台的这一关键部分中发挥如此重要的作用,对此我们感到自豪。这是一座里程碑,使我们通过前所未有的方式,朝着探索宇宙的基本问题迈出了一大步。”

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 传感器
    +关注

    关注

    2545

    文章

    50435

    浏览量

    750933
  • 数码相机
    +关注

    关注

    2

    文章

    440

    浏览量

    38320

原文标题:全球最大数码相机来了,史上最高像素的照片诞生!

文章出处:【微信号:MEMSensor,微信公众号:MEMS】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    港口人员定位管理系统的主要功能及其作用

    的主要功能及其作用。 一、港口人员定位管理系统的主要功能 1. 实时定位追踪:港口人员定位管理系统通过便携式的定位设备将工作人员实时定位信息传输到管理中心,方便管理人员实时监控
    的头像 发表于 10-19 16:44 140次阅读

    机场导航定位技术的使用对航空工作人员的好处

    机场导航定位技术作为一项关键技术革新,正深刻改变着航空工作人员工作方式与效率,为航空安全与管理带来了前所未有的便利与提升。这项技术通过高精度、实时性的定位服务,不仅优化了飞行操作流程,还显著增强
    的头像 发表于 10-17 10:44 89次阅读
    机场导航定位技术的使用对航空<b class='flag-5'>工作人员</b>的好处

    NetApp数据恢复—NetApp存储WAFL文件系统下误删除的数据恢复案例

    NetApp某型号存储,WAFL文件系统。 工作人员误操作将该NetApp存储中的重要数据删除。
    的头像 发表于 10-11 14:17 137次阅读

    工业厂房人员定位管理系统的工作原理、功能及作用

    在现代工业环境中,工业厂房的安全和高效管理一直是重要的任务。为了满足这一需求,人员定位系统应运而生。工业厂房人员定位管理系统是一种基于先进技术的创新解决方案,可以实时跟踪和监控厂房内的工作人员位置
    的头像 发表于 09-10 11:09 272次阅读
    工业厂房<b class='flag-5'>人员</b>定位管理系统的<b class='flag-5'>工作</b>原理、功能及作用

    监控室离岗智能监测摄像头

    监控室离岗智能监测摄像头是一种应用于监控室的智能设备,旨在监测监控室内工作人员的状态,及时警示相关部门或人员,保障监控室的安全和工作效率。这种智能监测摄像头结合了人脸识别技术和智能算法,能够实时监测
    的头像 发表于 08-07 10:39 327次阅读
    监控室离岗智能监测摄像头

    电厂人员定位系统的功能和作用

    电厂人员定位系统是一种用于管理电厂工作人员位置的先进技术系统,以提高电厂的安全性、效率和生产力。该系统利用现代化的技术手段,如定位传感器、人员识别装置以及云计算等技术,不仅可以实时、准确地监视电厂内
    的头像 发表于 08-05 11:24 299次阅读
    电厂<b class='flag-5'>人员</b>定位系统的功能和作用

    esp-sr和wifi是否无法同时工作

    各位工作人员好,我拉取了最新的esp-sr组件加入到自己的项目中,唤醒词和命令词均正常加载和识别,但wifi一直无法正常工作,无法连上路由器,返回的错误码一直是15、204、205这几个,如果我把语音识别的代码全部注释,wifi就能正常
    发表于 07-19 07:56

    人员定位管理系统有怎样优势?这4点不可忽视

    众所周知,人员定位管理系统是通过物联网和云计算等技术,记录所有员工的基本信息,将员工位置、工作情况、运动轨迹等信息上传给系统,全面记录和直观的展现厂区内所有工作人员的具体情况。 除了能够查看
    的头像 发表于 07-16 11:05 436次阅读
    <b class='flag-5'>人员</b>定位管理系统有怎样优势?这4点不可忽视

    高压试验现场安全工作规程

    高压试验工作顺利,确保人身和设备安全,特制定本规程。高压试验工作人员,要熟悉并掌握本规程,定期参加考试,凡考试不合格者,禁止参加高压试验工作,高压试验工作人员,身体健康,无妨碍高压试验
    的头像 发表于 06-17 11:09 514次阅读
    高压试验现场安全<b class='flag-5'>工作</b>规程

    索尼半导体推出2.47亿像素中画幅新型CMOS图像传感器IMX811

    据麦姆斯咨询报道,近期,索尼半导体解决方案公司(以下简称“索尼”)推出2.47亿像素中画幅新型CMOS图像传感器IMX811,其尺寸与飞思(Phase One)IQ4系列中画幅数码后背中的1亿
    的头像 发表于 04-01 09:05 3278次阅读
    索尼半导体推出2.47<b class='flag-5'>亿</b><b class='flag-5'>像素</b>中画幅新型CMOS图像传感器IMX811

    智能头盔|工程头盔的功能及用途

    在电力巡检、矿区作业、各类建筑施工工地、铁路巡查等场所,工作人员常常面临着艰苦的环境和充满不确定性的风险。为了确保现场安全,提高作业效率,智能头盔应运而生,成为这些领域不可或缺的辅助工具。 智能头盔
    的头像 发表于 03-08 11:35 700次阅读

    2024年全球汽车软件开发状况调查-首次中国汽车软件开发专业人士问卷征集

    今年,Perforce联合北汇信息一起,首次诚挚邀请中国汽车软件开发专业人士参加该报告2024年的调查。这项调查涵盖了发现汽车软件工作人员面临的最新趋势、挑战和技术,我们需要您的帮助!
    的头像 发表于 01-29 15:47 439次阅读
    2024年全球汽车软件开发状况调查-<b class='flag-5'>首次</b>中国汽车软件开发专业人士问卷征集

    监察机关等公检法单位的人员融合定位系统

    监察机关人员融合定位系统是基于 UWB定位技术,并融合了移动互联网、物联网、大数据等信息技术,实现对监察机关工作人员的位置信息进行实时管理。 该系统针对监察机关工作人员工作场所中的行
    的头像 发表于 12-22 13:58 339次阅读

    隧道人员定位系统的详细解答

    【云南恩田智能】 隧道人员定位系统(Tunnel Personnel Tracking System)是一种用于监测和追踪隧道内人员位置的系统。它的主要目的是提高隧道工作人员的安全性,确保他们在
    的头像 发表于 12-18 16:09 655次阅读
    隧道<b class='flag-5'>人员</b>定位系统的详细解答

    煤矿人员定位系统的应用场景以及所带来的优势

    煤矿人员定位系统基于RFID(无线射频识别)技术,通过在煤矿内部署多个RFID读写器,对佩戴RFID标签的工作人员进行实时监测。当工作人员进入读写器覆盖的区域时,标签会与读写器进行通信,从而被识别
    的头像 发表于 11-09 11:27 776次阅读