[论文解读] STIS Cycle 30 Calibration Programs

D. Welty, R. Bohlin+9 more|arXiv (Cornell University)|Jan 23, 2026

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一句话总结

对 Cycle 30 的 STIS CCD 与 MAMA 校准程序进行汇编，涵盖若干监测指标（暗信号、基线、平场、CTI/CTE、狭缝重复性、色散解、灵敏度）在多台监测器上的目标、观测、分析和结果。

ABSTRACT

We discuss the suite of STIS calibration programs executed during HST Cycle 30, covering the period 2022 Nov 07 through 2023 Nov 05. For each of the 19 current regular calibration programs, we provide brief descriptions of the objectives, observations, analysis procedures, and results - with comparisons to the results from previous cycles and to desired accuracies, as well as references to more detailed analyses of the calibration data. Many of these calibration programs produce routine reference file deliveries or demonstrate the continuing applicability of existing reference files for processing STIS observations. This ISR provides a brief snapshot of the current instrument performance, similar to those given in annual reports for Cycles 7-10 and 17-21. Two Appendices briefly discuss the state of the onboard calibration lamps and the ongoing major effort to revise the flux calibration for the many STIS spectroscopic and imaging modes.

研究动机与目标

• 监测 STIS CCD 在 aging 与辐射损伤过程中的整体基线性能。
• 跟踪暗电流、偏置结构、读取噪声与热点像素，以支持数据简化与参考文件。
• 表征电荷转移效率损失（CTI/CTE）与随时间的虚假电荷。
• 评估光谱与成像平场的聚焦性及焦点稳定性，以提升标定精度。
• 监测 CCD 与 MAMA 在各周期的波长校准、灵敏度与色散解。

提出的方法

• 全帧偏置与平场曝光，用于测量跨多增益与视场的读取噪声、CTE、虚假电荷与增益。
• 每日采集的暗场/超暗场，用于追踪暗电流与热点/坏像元，并以参考文件形式提供。
• 每周的 superbias 文件用于偏置与读取噪声监测，并与前一个周期比较。
• 热点像元退火会话，含前后测量，用以评估固定/持续热点像元与暗电流变化。
• 使用不同光栅、孔径与灯配置进行光谱与成像平场监测，以检测变化并在需要时生成 p-flat。
• 使用内部稀疏场测试结合跨分散的钨灯照射，在多组 y 位置与通量水平下进行 CTI 测量。

Figure 1: Charge transfer inefficiency (CTI = 1 - CTE) for the STIS CCD. The two panels show the general increases in the serial and parallel CTI, for the 0.3s (orange) and 3.6s (blue) exposures at gain=4, since SM4.

实验结果

研究问题

• RQ1 Cycle 30 中 STIS CCD 在 CTI/CTE、读取噪声、偏置稳定性与暗电流方面的性能如何演变？
• RQ2 平场、光谱平场与点扩散函数/透射性能是否出现需要更新标定文件的变化？
• RQ3 Cycle 30 内狭缝轮位置和色散解的重复性与稳定性如何？
• RQ4 CTI 与虚假电荷如何影响微弱源光谱，以及需要哪些校正？
• RQ5 在不同模式下，CCD 与 MAMA 的时变灵敏度趋势如何？

主要发现

• CTI 继续缓慢上升，且并行与串行传输均有上升；通过 EPER 测得的当前 CTI 值大约为并行 ~0.073%、串行 ~0.0024%。
• 中央基线行的虚假电荷约为 ~1.8 e-/像元（增益=1）与 ~8.3 e-/像元（增益=4），在 E1 虚像孔附近有较低值；总体趋势与辐射损伤进程一致。
• Cycle 30 期间暗电流率相对稳定，平均约 ~0.13 计数/秒/像元。
• 热点像元退火总体使热点像元数量下降，但持续热点像元仍存在；与前一周期比较，对固定像元增长结果褒贬不一。
• Cycle-30 光谱平场与成像平场监测未显示主要平场特征有显著演变；成像的 p-flat 暂时不需要。
• CCD 与 MAMA 的第一阶 Wavecal 零点偏移在 nominal 中心位置通常保持在 0.3 像元以下；在 E1 处的一些偏移显示 CCD 格式旋转效应的潜在迹象。

Figure 2: Spurious charge in the reference superbiases, for gain=1 (top) and gain=4 (bottom). The values at pseudo-aperture E1 (orange) are somewhat lower than those at the center of the CCD (blue).