大視場巡天望遠鏡探測器響應與濾光片優化分析
摘要：大視場巡天望遠鏡（Wide Field Survey Telescope，WFST）是采用主焦式光學設計、2．5m口徑、具備強大巡天能力的望遠鏡，可以開展大規模圖像巡天，用于刻畫銀河系和近鄰宇宙的組成和結構、普查太陽系天體和外部構成、開展時域天文監測等科學研究工作．結合大視場巡天望遠鏡光學系統的透過率、西藏阿里站址的大氣透過率和冒納凱阿臺址的天光發射譜，比較不同電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）量子響應曲線、讀出噪聲和不同曝光時間情況下，不同類型天體在u、g、r、i、z和w波段的能譜響應，分析各個波段測光信噪比，優化確定CCD響應曲線和用于太陽系天體巡天的白光濾光片（w）設計．分析結果顯示：藍敏CCD對探測超新星等高能爆發暫現源有優勢，但在r、i、z波段效率降低，從而降低這些波段的巡天探測靈敏度．光學寬帶CCD響應曲線兼顧藍端和紅端能譜響應，在相同觀測時間內，可以實現比藍敏CCD更高的巡天靈敏度．采用寬帶CCD響應曲線，結合估算的wFST系統光學成像效率及站址的天光和消光，計算給出了巡天觀測對太陽系天體（G2V恒星光譜）、橢圓星系（E）、漩渦星系（Sbc／Scd）、不規則星系（Im）、類星體、Ⅰ型和Ⅱ型超新星的探測靈敏度．通過調節w波段的帶寬和中心波長，可以實現對不同類型天體的能譜響應信噪比最大化．綜合比較，確定w濾光片的優化設計波長范圍為367-795nm．最后，計算給出了各波段長期巡天圖像數據疊加的探測靈敏度隨曝光時間的變化曲線．
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