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SPETTROGRAFI E ACCESSORI


Spettrografi - Ottiche d'ingresso - CCD - Atmosfera - Fessioni meccaniche


Ottiche di Ingresso con fenditura in riflessione
Il problema principale che ho incontrato utilizzando il mio spettrometro è la perdita di segnale che si verifica poichè non tutta la luce della stella riesce a entrare in una fenditura molto sottile a causa di difetti di inseguimento, sfocatura e cattivo seeing.
Questo problema è molto meno evidente con piccoli telescopi poichè l'immagine stellare di 2" è molto più piccola della fenditura. Ad esempio per un telescopio da 10 cm F10 lo spot stellare è di circa 10 mm contro una tipica dimensione della fenditura di circa 50-100 mm.
Tuttavia quando vengono utilizzati telescopi di maggior diametro (Come il 60 cm F/20 da me utilizzato presso l'Osservatorio di Campo dei Fiori), la dimensione lineare dello spot stellare aumenta fino a divenire comparabile o maggiore della dimensione della fenditura rendendo estremamente facile la perdita di segnale a causa di un cattivo inseguimento o seeing.
Il mio spettrografo possiede un collimatore sferico da 300 mm di focale, reticoli piani da 1800 e 600 l/mm e un'ottica di focalizzazione dello spettro di 50 mm di focale. Il pixel del CCD è di 9.8 mm. Un pixel del CCD è quindi equivalente a 9.8x300/50 =60 mm sul piano focale del telescopio.

Figura 1: Immagine e disegno costruttivo della fenditura da me realizzata con lame riflettenti.

Se si tiene conto che 2" equivalgono a ben 120 mm si vede come in linea teorica dovrei utilizzare una fenditura da 120 mm per non perdere segnale. Cio' equivale a 2 pixel sul CCD (e quindi già ad una perdita di risoluzione). In pratica però, anche con una fenditura cosi larga si rischia evidentemente di perdere molto segnale a causa di una guida imperfetta dovuta a un seppur minimo disallineamento tra le ottiche del rifrattore di guida e quelle del telescopio principale, oppure a causa di un cambio del fuoco dovuto a dilatazioni termiche.
Un modo per migliorare lo spettrografo è quello di aumentare la focale del collimatore fino a 40 o 50 cm oppure utilizzare un riduttore di focale al telescopio. tuttavia queste soluzioni fanno aumentare il diametro del fascio ottico e conseguentemente le dimensioni del reticolo e il diametro dell'ottica di focalizzazione.
Un altro modo è quello di migliorare la guida e per questo ho costruito il sistema di fenditura riflettiva illustrato in questa pagina. Le lame a specchio della fenditura riflettono la luce della stella che non entra nella fenditura. Tale immagine viene ripresa da una lente e formata ad un oculare che consente cosi una guida estremamente precisa e di valutare nel contempo quanta luce della stella effettivamente entra nella fenditura.

Figura 2: L'ottica di ingresso con disegnato il cammino ottico del fascio riflesso dalla fenditura. Lo spettrometro (non illustrato in figura) è montato dietro la fenditura su una slitta che ne consente la messa a fuoco.

La figura 2 mostra la nuova ottica di ingresso da me realizzata (sono abbastanza fortunato da possedere un piccolo tornio). La fenditura è composta da due lamette da barba lucidate a specchio con carborundum 600 e ossido di Cerio. L'immagine riflessa è raccolta da una lente di focale 80 mm e riformata su un oculare da 40 mm (300X).
Le prime prove mostrano che il sistema funziona fino a stelle di nona magnitudine (più luminose se la fenditura è molto chiusa) e dovrebbe aumentare di molto l'efficienza totale del sistema.
All'inizio di Marzo 2004 ho finalmente montato lo spettrografo sulla nuova ottica di ingresso, aggiungendo una telecamera al posto dell'oculare per la guida. Il dettaglio delle parti dello spettrografo nella sua nuova configurazione è mostrato nella figura 3.

Figura 3: Lo spettrografo al fuoco Cassegrain del riflettore da 60 cm dell'Ossevatorio di Campo dei Fiori con la nuova ottica di ingresso e telecamera per inseguimento che mostra la luce stellare riflessa dai bordi lavorati a specchio della fenditura.




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09/04/2004