電荷耦合元件（CCD）

一個世紀以來，天文學家用照相乾板捕捉星光——那是塗有感光化學藥劑的玻璃片。然後在 1970 年代，一塊小小的矽晶片改變了一切。電荷耦合元件，即 CCD，正是後來進入數位相機的那種電子光感測器，它把天文學從暗房的手藝，變成了一門精確、可計數的科學。

CCD 是在矽片上蝕刻出的、由數百萬個微小感光單元（像素）組成的網格。當一個光子擊中某個像素，它會撞出一個電子，像素便把這個電子作為一包電荷儲存起來。曝光期間，每個像素安靜地按落在其上的光量成比例累積電荷。曝光後，晶片把電荷在像素間「耦合」傳遞，逐行移送到一個輸出端，在那裡被計數，轉換成每個像素的一個數值——由此構建出一幅數位影像，其亮度值可被精確測量。

CCD 之所以革新了天文學，是因為它遠比膠片高效。一張優質照相乾板只能探測到擊中它的光子的百分之幾；CCD 卻能探測到 80% 至 90% 甚至更高，因此同一台望遠鏡能用少得多的時間觸及暗得多的天體。CCD 還是線性的——光增一倍，信號也增一倍——這使精確測光成為可能。如今它有了 CMOS 感測器這一對手，但 CCD 仍是現代觀測天文學背後的主力探測器。