Detektorsystem

Detektorsystem bezeichnet in der Astronomie die Gesamtheit der Komponenten, die am Fokuspunkt eines Teleskops eingesetzt werden, um Strahlung aus dem All aufzufangen, zu registrieren und in auswertbare Daten umzuwandeln. Es umfasst den eigentlichen Sensor sowie alle zugehörigen Steuer-, Kühl- und Ausleseelektroniken.

Historisch verwendete man fotografische Platten und Photoplatten, die das einfallende Licht chemisch festhielten. Seit den 1970er-Jahren haben digitale Halbleitersensoren diese Methode weitgehend abgelöst. Das heute in der Astronomie dominierende Detektorelement ist der CCD-Chip (Charge-Coupled Device), der einfallende Photonen durch den photoelektrischen Effekt in elektrische Ladung umwandelt und diese pixelweise speichert. Moderne wissenschaftliche CCDs erreichen Quanteneffizienzen von über 90 Prozent - das heißt, mehr als 9 von 10 auftreffenden Photonen werden registriert.

Für verschiedene Wellenlängenbereiche werden unterschiedliche Detektoren eingesetzt. Im nahen Infrarot arbeiten InGaAs- oder HgCdTe-Sensoren. Für Röntgenstrahlung kommen spezielle rückbelichtete CCDs oder Mikrokanalplatten zum Einsatz, da herkömmliche Optik in diesem Bereich versagt. Radiodetektoren nutzen gekühlte Halbleiterempfänger und Mischerstufen.

In der modernen Astronomie werden Detektorsysteme auf wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt, um das thermische Rauschen zu minimieren. Großteleskope wie das Very Large Telescope (VLT) oder das James-Webb-Weltraumteleskop verwenden Mosaike aus mehreren Detektoren, um große Gesichtsfelder bei hoher Empfindlichkeit abzudecken.