在探索宇宙奧秘的征程中，天文學(xué)家賈里德·馬萊斯博士正致力于一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的研究——對(duì)太陽(yáng)系外行星進(jìn)行成像。系外行星，即圍繞除太陽(yáng)以外恒星運(yùn)行的行星，一直是天文學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。馬萊斯博士希望通過(guò)自適應(yīng)光學(xué)和日冕儀，直接拍攝這些行星的照片，分離出它們從恒星中發(fā)出的光線，并測(cè)量其大氣特性，例如是否存在氧氣、水、甲烷等元素，以及行星的溫度等關(guān)鍵信息。

然而，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，幾乎需要完美的圖像。但現(xiàn)實(shí)是，由于宇宙運(yùn)行的固有方式，目前還無(wú)法制造出完美的光學(xué)系統(tǒng)。在觀測(cè)過(guò)程中，圖像會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，比如由望遠(yuǎn)鏡電機(jī)振動(dòng)、風(fēng)力等因素引起的快速抖動(dòng)，這些都會(huì)嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。為了解決這些問(wèn)題，馬萊斯博士團(tuán)隊(duì)研制了MagAO - X儀器。該儀器會(huì)在亞利桑那大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室和智利的拉斯坎帕納斯天文臺(tái)之間運(yùn)輸，并安裝在麥哲倫·克萊望遠(yuǎn)鏡上進(jìn)行系外行星成像。在觀測(cè)時(shí)，他們會(huì)利用高速相機(jī)和可變形鏡，以每秒2000次的頻率實(shí)時(shí)修正圖像，校正快速抖動(dòng)。

對(duì)于地基望遠(yuǎn)鏡天文觀測(cè)而言，大氣湍流是首先要克服的難題。這一現(xiàn)象導(dǎo)致星星閃爍，使得星星圖像變得模糊，最終呈現(xiàn)為一個(gè)光斑。風(fēng)吹和望遠(yuǎn)鏡電機(jī)振動(dòng)也會(huì)對(duì)觀測(cè)造成影響。為了校正這些影響，需要高速相機(jī)能夠以快于振動(dòng)發(fā)生的速度，對(duì)日冕儀所排斥的光進(jìn)行成像，并作為波前傳感相機(jī)來(lái)校正振動(dòng)。

馬萊斯博士提到，他們的觀測(cè)目標(biāo)是相距僅0.1角秒的天體，而人眼在臂長(zhǎng)距離處能分辨的頭發(fā)絲直徑約為幾角秒。在如此近的角距下實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像，難度極大，這就要求系統(tǒng)必須配備最前沿、性能最佳的設(shè)備，才能捕捉到這些微弱的信號(hào)。

在眾多設(shè)備中，Kinetix相機(jī)成為了理想之選。它具備大傳感器上的超高速成像能力，同時(shí)憑借低噪聲和高量子效率實(shí)現(xiàn)了高靈敏度。馬萊斯博士團(tuán)隊(duì)擁有兩臺(tái)Kinetix相機(jī)，一臺(tái)放置在焦平面，另一臺(tái)放置在pupil平面（利用被拒絕的星光），這樣的布局使得他們可以靈活設(shè)計(jì)日冕儀光學(xué)系統(tǒng)。他們還有兩臺(tái)來(lái)自Teledyne Princeton Instruments的ProEM作為雙成像儀，用于不同波長(zhǎng)的觀測(cè)。

在實(shí)際應(yīng)用中，Kinetix相機(jī)主要被用作波前傳感相機(jī)，其成像速度極快，對(duì)控制系統(tǒng)振動(dòng)起到了關(guān)鍵作用。通過(guò)并排比較開啟和關(guān)閉Kinetix控制環(huán)路的效果，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)振動(dòng)情況發(fā)生了巨大變化，從“四處跳動(dòng)”變得非常穩(wěn)定，艾里圖案看起來(lái)就像模擬結(jié)果一樣。團(tuán)隊(duì)主要使用Kinetix的動(dòng)態(tài)范圍模式，雖然專注于速度，但為了快速校正，只使用相機(jī)的一小部分感興趣區(qū)域；同時(shí)也可以利用未裁剪傳感器的寬視野來(lái)尋找需要校正的恒星。

在系統(tǒng)設(shè)置方面，Kinetix相機(jī)的安裝非常順利。團(tuán)隊(duì)成員對(duì)其極高的PCIe接口十分滿意，這使得從相機(jī)獲取數(shù)據(jù)的延遲極低。團(tuán)隊(duì)運(yùn)行自己的定制硬件和軟件，并得到了Teledyne Photometrics軟件工程師的大力幫助，他們對(duì)軟件進(jìn)行了細(xì)微調(diào)整，使其運(yùn)行良好且可靠，整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有遇到任何軟件問(wèn)題。Kinetix相機(jī)憑借其出色的性能和可靠的工作表現(xiàn)，為馬萊斯博士團(tuán)隊(duì)的研究提供了有力支持。