QSI - Serie 500

CCD-Kameras von Quantum Scientific Imaging (QSI) vereinen modernste Technik und intelligentes Design. Die 500er Serie besteht aus mittelgroßen, thermoelektrisch gekühlten CCD-Chips mit sehr hoher Dynamik und extrem niedrigen Rauschen. Die gesamte Elektronik ist auf höchst mögliche Leistung getrimmt. So ist das Ausleserauschen gegenüber dem Chiprauschen vernachlässigbar klein. Damit bietet sich diese Serie zum Einsatz im wissenschaftlichen Umfeld und natürlich ganz besonders für die Deep Sky Fotografie an. Gleichzeitig sind die QSI-Kameras sehr kompakt und verbrauchen erstaunlich wenig Energie (max. 18W bei Volllast). Die Stromversorgung erfolgt durch eine einzige 12V Gleichspannungsquelle. Verfügbare Modelle bei der 500er Serie gehen vom monochromen full frame bis zum single-shot color CCD-Chip mit vielfältigen Ausstattungsvarianten: Luft- und Flüssigkeitskühlung, internes Filterrad, Off-Axis-Guider vor dem Filterrad und unterschiedlichste Software. Zusätzlich sind verschiedene Anschlussvarianten erhältlich, sogar für Canon EOS und Nikon Bajonett.

Durch thermoelektrische Kühlung (Peltier Elemente, 12W) lässt sich die Chip-Temperatur um 38 Grad (bei 85% Leistungsaufnahme) gegenüber der Umgebung herunterkühlen (Chipkammer mit Argon gefüllt). Die Lüfter sind nach Bedarf steuerbar und müssen nicht immer in Volllast laufen. Insbesondere im warmen und feuchten Klima bietet sich die optionale Wasserkühlung an, die um 45° unter die Umgebungherunterkühlen kann.

In einer typischen Nacht wird man ca. -25° Chiptemperatur erreichen, was bei KAI 04022 bedeutet, dass man nur rund 10 Dunkelstromelektronen bei 10min Belichtungszeit einfängt. Damit der Chip bei diesen kalten Temperaturen nicht beschlägt, sitzt es hinter einem vergüteten, optischen Glasfenster in einer Edelgasatmosphäre. Feuchtigkeit lässt sich durch eine vom Kunden "wiederaufladbare" Trocknungspatrone entfernen.

Bei Interline Transfer Chips werden die Ladungen nach der Belichtungszeit unter eine abdeckte Chipfläche geschoben und können dort ausgelesen werden. Das ermöglicht sehr kurze und präzise Belichtungszeiten (0.1ms bis 240min). Ein mechanischer Verschluss wie bei den Full Transfer-Chips wäre eigentlich nicht notwendig. Dennoch vereinfacht ein mechanischer Verschluss das Anfertigen von Dark- und Bias-Bildern. Er ist für alle Varianten erhältlich (benötigt den "Medium Size Body"). Ein "s" in der Kamerabezeichnung kennzeichnet das Vorhandenseins eines Shutters.

Maximale Flexibilität erreicht eine Kamera durch ein eingebautes Filterrad. Es besitzt 5 Positionen für 1.25"-Standardfilter. Dabei ist das Filterrad so dicht über dem Chip, dass es auch bei größeren Öffnungsverhältnissen als f/4.5 zu keiner signifikanten Vignettierung durch die Filter kommt. Der Austausch der Filter ist kinderleicht und nach Wusch z.B. mit Astronomik-Filtern bestückbar. Das Filterrad benötigt den "Full Size Body". Im Kameranamen erkennen Sie das Filterrad am "w" (wheel).

Das exakte Nachführen der Fotooptik stellt ein hinlänglich bekanntes Problem dar. Dabei bieten sich grundsätzlich zwei verschiedene Lösungsansätze an: Leitrohr und Off-Axis-Nachführung. Die Off-Axis-Methode hat verschiedene Vorteile. Mechanische Verbiegungen der Befestigungen von Fotooptik und Leitrohr spielen keine Rolle mehr. Außerdem hat man weniger Gewicht und Equipment notwendig, was nicht zuletzt die Montierung entlastet. Der Nachteil jedoch ist, dass man nur ein kleines Gesichtsfeld besitzt. Häufig fällt es schwierig, einen passenden Leitstern zu finden. Wenn dann zusätzlich noch der Autoguider hinter einem Filter liegt, wird die Leitsternsuche zum aussichtslosen Fall. Deshalb haben sich die Ingenieure von QSI folgende Lösung ausgedacht. Bei den "g"-Varianten (Guider) gibt es ein vor dem Filterrad liegendes Prisma, das einen kleinen Teil des Strahlengangs herausspiegelt. Dort lässt sich dann jeder Autoguider mit 12.5mm Backfocus und CS-Mount oder T2-Gewinde anschließen (Meade DSI Pro II, Fishcamp Starfish, Starlight Express Lodestar, Orion Starshoot Autoguider ...). Ein montierter Fokusring erlaubt das präzise Einstellen des Fokus und gleichzeitig die Rotation des Autoguiders. Die "g"-Varianten benötigen den größten Kamerakorpus, den "OAG Body".

Die Kommunikation mit einem Rechner erfolgt zwar über eine schnelle USB 2.0 Verbindung, der Flaschenhals ist aber das Auslesen des Chips selbst. Je schneller ein CCD-Chip ausgelesen wird, desto größer wird das Rauschen. Da Rauschen aber genau das ist, was man in diesem Bereich der CCD-Fotografie vermeiden möchte, wird man die Ausleserate gering halten. Der Download kompletter Bilder dauert bei einem KAF-8300 mit 8 Megapixel bis zu 20 Sekunden. Natürlich lassen sich die Download-Zeiten durch Subframes erheblich verringern. Technisch bedingt geht das bei den Interline-Chips noch viel schneller als bei den Full-Frame-CCDs.

In der Serie 600 hat QSI einstellbare Download-Geschwindigkeiten spendiert. Je nach den Erfordernissen der Anwendung kann man hier den langsamen Modus wählen mit maximaler Datenqualität (8 Megapixel in 10 Sekunden) oder den schnellen Modus für hohe Bildrate (8 Megapixel in 1 Sekunde).

Neben dem USB2.0-Port besitzen alle QSI-Kameras einen Guider/Control-Port. Typischerweise wird man auf bekannte Software wie z.B. Maxim DL, CCD-Soft oder Astroart aufbauen, für die Treiber mitgeliefert werden. Wer für bestimmte Zwecke eigene Software schreiben will, kann unter Windows auf ein ASCOM-kompatibles API zurückgreifen und unter Linux auf eine C++-Bibliothek.

In der umfangreichen Zubehörliste findet der Anwender Anschlüsse für unterschiedlichste Aufgaben, darunter auch das Canon EOS-Bajonett. Damit wird es möglich, Fotoobjektive an die Kamera anzuschließen. Wer auf Flüssigkeitskühlung wegen der geringeren Chip-Temperaturen umrüsten will, findet auch hier das notwendige Equipment.