Astrophysik : Potsdamer Riesenauge

Super Auflösung, super Lichtempfindlichkeit – der bislang beste Kamerachip soll fremde Erden finden

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Fünf Megapixel, zehn, zwölf – seit Jahren konkurrieren Elektronikhersteller, wer Fotoapparate oder Fotohandys mit der höchsten Auflösung baut. Die darin montierten Sensoren erscheinen wie Kleinkram gegenüber dem Kamerachip, den jetzt Forscher aus Potsdam und den USA vorgestellt haben. 111 513 600 einzelne Bildpunkte, das sind etwa 112 Megapixel, hat der Detektor. Weltrekord.

Zwei dieser extrem empfindlichen Bauteile sollen vom Sommer nächsten Jahres an im „Pepsi“-Spektrometer (Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument) die Arbeit von Astronomen am Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona unterstützen.

„Die riesige Auflösung ist das eine“, sagt Klaus Strassmeier vom Astrophysikalischen Institut Potsdam (AIP), das an der Konstruktion beteiligt war. „Noch beeindruckender ist die Quanteneffizienz.“ Damit wird die Empfindlichkeit beschrieben. Im sichtbaren Licht beträgt sie 96 Prozent. Das bedeutet, dass der Detektor nur vier Prozent der ankommenden Photonen nicht erfassen kann. Alle anderen fängt er zuverlässig ein.

Den Berechnungen zufolge kann Pepsi extrem geringe Lichtströme messen, die nur aus wenigen Photonen pro Sekunde und Wellenlänge bestehen. So werden sogar Objekte erfasst, die eine Milliarde Mal lichtschwächer sind als das, was man mit bloßem Auge sehen kann. Damit wollen Astronomen künftig kosmische Magnetfelder und erdähnliche Planeten, die um ferne Sterne kreisen, untersuchen.

Der 9,5 mal 9,5 Zentimeter große Chip selbst wurde in Kanada hergestellt. Die dazu gehörende Elektronik stammt aus Potsdam. Ebenso wie das Kühlsystem, das die Kamera auf minus 130 Grad Celsius temperiert. „Je wärmer es ist, desto heftiger bewegen sich die Atome, das müssen wir verhindern“, sagt Strassmeier. Sonst kann der Detektor nicht die volle Leistung bringen.

Dem entgegen stehen 16 Verstärker, die direkt neben dem Chip angebracht sind und den schwachen Signalen zur Auswertung verhelfen sollen. „Deren Wärme muss so gut abtransportiert werden, dass die Temperaturschwankung innerhalb der Kamera weniger als ein Hundertselgrad beträgt“, erläutert Strassmeier. Ansonsten droht der hauchdünne Chip zu reißen. Offensichtlich ist das den Forschern gelungen. In den ersten Labortests arbeitete der Chip absolut fehlerfrei. Ralf Nestler

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