Die richtige Auswahl einer Astro-Kamera ist heutzutage wegen der großen Anzahl an Modellen und Herstellern nicht gerade trivial. Idealerweise sollte man sich vorab gut informieren und die Fachbegriffe sowie deren Bedeutung kennen. (Binning, Sampling, Pixelgröße, Full Well Capacity uvm.)

Folgende Überlegungen sollten dabei im Vorfeld getroffen werden:

- maximales Budget (eventuell mit Filterrad und Filtern)
- favorisierte Aufnahmeobjekte (großflächige Nebel oder eher kleine Galaxien / PN's)
- gekühlte Astro-CCD oder digitale Spiegelreflexkamera
- monochrom oder Farbe
- Größe des Sensors
- freie Öffnung und Stabilität des Okularauszuges
- Größe der Pixel
- Full Well Capacity
- Kühlleistung
- Anti-Tau Konzept
- Kameragewicht
- Geräuschentwicklung im Betrieb (Lüfter)

In erster Linie kommt es darauf an, an welchem(n) Teleskop(en) die zukünftige Kamera letztendlich eingesetzt werden soll. Man muss entscheiden, ob die Kamera passend zum vorhandenen Aufnahmeistrument angeschafft werden soll oder umgekehrt.

In meinem Fall stellte ich bei den den Auswahlkriterien folgende Überlegungen an:

Die neue Kamera sollte auf jeden Fall einen monochromen Chip haben. Ich kannte zwar die Vorteile einer OSC-Kamera (one-shot-cam, bzw. Farbkamera), aber unter meinem lichtverschmutzem Himmel wollte ich auf alle Fälle das Fotografieren mit Schmalbandfiltern (H-alpha, OIII und SII) öfters praktizieren. Das geht zwar prinzipiell auch mit einer Farbkamera, aber die Auflösung ist dann entsprechend verringert.

Als zweites Kriterum betrachtete ich Folgendes:
Das bereits vorhandene Planewave 12.5" CDK kann ein voll korrigiertes Bildfeld von 52mm Durchmesser ausleuchten, der TEC 140 schafft mit dem Original-Flattener sogar 6 x 7 cm. Warum sollte ich also einen Chip wählen, der wesentlich kleiner ist? Das wäre die reine Verschwendung.
Es musste also mindestens ein CCD-Sensor in Kleinbildgröße werden (36 x 24mm).

Schnell stellte ich fest, dass es in dieser Region gar nicht so viel Auswahl gibt. Sehr verbreitet sind in dieser Klasse Kameras mit dem Kodak KAI 11002 Chip. Dieser Sensor hat jedoch den Nachteil, durch seine Interline-Technologie nicht besonders viel Quanteneffizienz aufzuweisen (gerade mal 25% bei H-alpha). Auch die Full Well Capacity von 60.000 e- ist nicht überragend.

Schon besser sah dies bei den Front-Illuminated Chips aus. Während bei Interline-Chips jede zweite Zeile fürs Auslesen des Bildes verwendet wird (Geschwindigkeitsvorteil), steht bei Front-Illuminated-Chips die volle Chip-Fläche für das Sammeln von Licht zur Verfügung. Dies geht natürlich zu Lasten der Download-Geschwindigkeit, aber das spielt bei Belichtungszeiten von etlichen Minuten überhaupt keine Rolle.

Hochempfindliche Back-Illuminated-Chips schieden wegen ihrer relativ großen Pixel, dem Preis sowie dem Etaloning-Effekt prinzipiell aus

Kameratechnik:

Der CCD-Sensor wird in der FLI-Fertigung sehr genau planparallel zum Gehäuse ausgerichtet um einseitige Unschärfen zu vermeiden. Die Kühlung des großen Chips wird mit einer Triple-TEC (3-stufiges Peltier-Element) vorgenommen. Die Chip-Temperatur sinkt dabei innerhalb etwa 5 min auf -50° unter die Umgebungstemperatur und wird auf +/- 0.1°C genau geregelt.
Sehr wichtig ist hierbei, dass der gekühlte Chip nicht betaut oder gar vereist. FLI setzt daher im Gegensatz zu einigen anderen Anbietern auf die hermetische Abdichtung des Gehäuses in Kombination mit einer Edelgasfüllung. Es müssen also keine Trockenpatronen getauscht werden. In der Praxis hatte ich tatsächlich noch keinerlei Probleme mit Betauung.

Ein generelles Problem bei Front-Illuminated-CCD's ist das Aufteten von Ghost-Images
(RBI - residual bulk image) . Dabei können sich noch Restladungen vom Vorgängerbild in den einzelnen Pixeln befinden, welche dann bei der nächsten Aufnahme als Geisterbild erscheinen (sehr vereinfacht ausgedrückt).
Aus diesem Grund fluten Infrarot-Dioden im FLI-Kameragehäuse automatisch alle Pixel nach jeder Aufnahme mit Licht. Danach werden die Ladungen wieder komplett ausgelesen und gelöscht. Je nach Bedarf kann man die Anzahl der Flutungs-Durchgänge einstellen. Normalerweise dauert dies ca. 1 Minute.

Da Front-Illuminated-Chips keinen elektronischen Shutter haben, muss ein mechanischer Kamera-Verschluss verwendet werden. In der ML 16803 ist ein 65 mm großer 6-Blatt-Shutter eingebaut, der eine minimale Öffnungszeit von ca. 40 ms hat. Es ist also mit dieser Kamera nicht möglich, kürzere Aufnahmen als 40 ms z.B. für Flats aufzunehmen. Damit das Öffnen und Schließen des Shutters nicht in Form eines typischen "Sterns" in den Flats auftaucht, müssen diese mind. 3-4 Sekunden lang belichtet werden. Das Licht für die Flats muss daher entsprechend abgedämpft werden.

Als Kamerasteuerung nutze ich MaxIm DL, welches die FLI-Kameras vollständig und sehr komfortabel unterstützt. Es gibt im Betrieb keinerlei Probleme. Auch die Installation der Kameratreiber (USB 2.0) lief vollkommen komplikationslos ab.

Passend zu den Kameras bietet FLI eine ganze Reihe von sehr hochwertigen Filterrädern an. Ich entschied mich für ein CFW-5-7. Dieses aus dem Vollen gefräste Filterrad kann 7 Stück ungefasste 50 x 50 mm Filter aufnehmen. Die Filter selbst bezog ich von Fa. Baader-Planetarium und zwar:
Luminaz, Rot, Grün, Blau, H-alpha (7 nm HWB), OIII (8.5 nm HWB) und SII (8 nm HWB)

Der Antrieb des Filtereinsatzes wird über einen Kettenantrieb realisiert. Das Rad selbst ist 2-fach kugelgelagert. Die Positionsbestimmung wird nicht über eine Infrarot-Diode , sondern über einen Hall-Sensor magnetisch erfasst. Dadurch wird verhindert, dass unerwünschtes IR-Licht auf den CCD-Sensor fallen könnte. Die mechanische Ausführung des Filterrades ist extrem stabil und die Funktion tadellos. Das Filterrad wird von MaxIm DL erkannt und kann dadurch vollautomatisch gesteuert werden.

FLI-Service:
Bei einem Kauf direkt in den USA geht man immer ein gewisses Risiko ein, weil man nicht mal eben zum Händler hinfahren kann, wenn etwas nicht funktioniert oder man anderweitig Rat und Unterstützung benötigt.
Meine Kamera zeigte zu Beginn an auf den Aufnahmen immer an der selben Stelle ein diffuses Artefakt in Form eines unscharfen, dunklen Streifens. Da dieser Fehler auf sämtlichen Aufnahmen vorkam, suchte ich nach einer möglichen Ursache. Es musste irgend ein winziger Fussel oder ein Kratzerchen auf dem Deckglas sein. Die Begutachtung des Deckglases unter einem Mikroskop brachte keinen Erfolg. Erst das sehr genaue Betrachten mit einer DSLR-Sensor-Lupe zeigte unter einen ganz bestimmten Lichteinfallswinkel ein winziges Kratzerchen auf dem Deckglas.
Eine kurze Mail an FLI mit der Beschreibung genügte, sodass ich die Kamera zur Reparatur einsenden konnte. Die Reparaturaktion hat mit Hin- und Rückversand von Haustüre zu Haustüre gerade mal 9 Tage in Anspruch genommen. Die Funktion ist nun tadellos, das Artefakt ist verschwunden.

Mechanische Adaption:

Auf Grund des sehr großen CCD-Sensors reichen die üblichen 2" Steckhülsen nicht mehr aus, um die Kamera samt Filterrad an den Okularauszug zu adaptieren. FLI bietet hierfür eine große Auswahl an Adaptern an.

Nicht zu unterschätzen ist das enorme Gewicht von Kamera, Guidingkamera, Filterrad und Off-Axis-Guider und der daraus resultierende lange Hebel (vorgegeben durch den Backfokus). Der Okularauszug muss also entsprechend dimensioniert sein. In Summe hängen bei meiner Konstellation über 4 kg (!) Kameraausrüstung am OAZ. Ein normaler 2" OAZ ist also völlig ungeeignet.

Mein persönliches Fazit:

Im praktischen Test hat sich gezeigt, dass sich meine Vorüberlegungen allesamt als richtig erwiesen haben.
Die Spezifikationen und Beschreibungen zu den Kameramodellen und Filterrädern entsprechen der Realität. Allerdings findet man zur maximal erreichbaren Kühltemperatur unterschiedliche Angaben. Temperaturen um -70°C sind nur dann zu erreichen, wenn die gesamte Kamera bei -20° Außentemperatur betrieben wird. Größere Chips werden systembedingt weniger weit heruntergekühlt, als Kleinere.
Realistisch ist es möglich, den CCD-Sensor der ML 16803 auf ca. 52°C unter die Umgebungstemperatur zu kühlen, was meiner Ansicht nach völlig ausreichend ist.

Support, Handhabung der Kamera, mechanisches Konzept, Geräuschentwicklung, Stabilität der Treiber und letztendlich die Qualität der Rohbilder lassen in meinen Augen keine Wünsche offen.

Hersteller:
-FLI Finger Lakes Instrumentation

Technische Daten:
- CCD-Sensor: Kodak KAF-16803 (monochrom) Full-Frame CCD Image Sensor
- Pixelanzahl: 4096 x 4096 (eff.) / 16.8 Mpx
- aktive Chipgröße: 36.8 x 36.8 mm (Diagonale eff. 52.1mm)
- Pixelgröße: 9 µm x 9 µm (quadratische Pixel)
- Ausleserauschen: 10.35 e- RMS bei 1 MHz (in Messprotokoll dokumentiert)
- Quanteneffizienz: ca. 61% (grün), ca. 45% (H-alpha)
- Linear Full Well : 100.000 e-
- Anti-Blooming: 100x
- Betriebsspannung: 12V
- Betriebstemperaturen: -30°C bis +45°C
- Verschluss (mechanisch): 65 mm
- Datentiefe: 16 bit
- Datenübertragung: 8 MHz und 1 MHz (ca. 5 sec bzw. 20 sec Downloadzeit für Vollbild)
- Interface: USB 2.0
- Belichtungszeiten: ab 40 ms

Lage der Chipebene:
- 30.23 mm Chipebene zu Kamera Flansch
- 43.8 mm Chipebene zu Flansch CFW 5-7 Filterrad

Kühlung:
- 3-stufige, geregelte TEC bis -52°C unter Umgebungstemperatur, Regelung +/- 0.1°C

Unterstützte Software:
- FLI-Grab (mitgelieferte Capture Software)
- MaxIm DL plugin
- AstroArt plugin
- CCDSOFT plugin

Größe / Gewicht:
- ca. 94 x 94 x 127 mm / ca. 1270 g

Filterrad:
- CFW 5-7 mit 7 Filterpositionen für 50 x 50 mm ungefasste Filter
- Gewicht: ca. 1800 g