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Lampade di calibrazione per spettroscopia

Le nuove tecniche per studiare e comprendere la natura di tanti fenomeni celesti.

Messaggioda Paolo » 12 mar 2010, 15:14

Questo topic si sarebbe potuto aprire nella sezione inquinamento luminoso... parliamo di lampade con emissione specifica anche nella riga H-alfa e H beta!!! Invece, armati di ottimismo, perche' in fondo si tratta di lampade decorative per interni, vediamo questa novita' dal punto di vista dell'utilita' pratica.

Per calibrare in frequenza gli spettri ripresi si usano solitamente lampade al neon oppure a basso consumo. Vanno benissimo per spettri a bassa dispersione, quando invece si riprendono stretti intervalli di frequenza puo' capitare di non trovare alcuna riga di riferimento. Ad esempio il neon e' perfetto per la regione del rosso-infrarosso ma e' insufficiente per le regioni nel UV/blu/verde/giallo. Le lampade generiche a basso consumo hanno righe un po' ovunque nell'intero range pero' sono troppo distanti fra loro ed e' facile trovarsi senza emissioni di riferimento in uno spettro ad alta risoluzione.

Il guaio:
Le lampade di calibrazione professionali (Mercurio, Neon, Torio-Argon, Krypton e Xenon) coprono tutto lo spettro con migliaia di righe ma costano un botto...

La soluzione:
Il buon Christian Buil ha "scoperto" presso un rivenditore francese di articoli per la casa alcune nuove lampade decorative con caratteristiche incredibili (dal nostro punto di vista) al costo di meno di 5 euro... Sono queste:

Immagine

Carine, vero?

Dunque questa e' la regione (ad alta dispersione) dell'idrogeno alfa di quella arancio (al neon):

http://astrosurf.com/buil/calibration/neon10.png

mostra ben quattro emissioni tra cui... l'H-alfa!!!! Ma non manca neanche l'H-beta su un'altra parte dello spettro. Tutti gli astrofotografi coscienziosi dovrebbero sentire un brivido! Speriamo i nostri vicini non illuminino il giardino con queste belle lampade, sarebbe la fine...

La lampada blu invece mostra una marea di righe ben distribuite, molto simili a quelle emesse dall'Argon (presunto responsabile anche in questo caso):

http://astrosurf.com/buil/calibration/argon0.png

L'intero report di Buil e' qui:
http://astrosurf.com/buil/calibration/lamp1.htm

In pratica la resa e' quella di costosissime lampade di calibrazione professionali al costo pero' di qualche euro (problemi di affidabilita' a parte)...

Per sfortuna (o fortuna) questi oggetti probabilmente non si trovano in Italia, andrebbero ordinati o presi in Francia. Se qualcuno per caso vede queste strane lampade in qualche rivenditore nostrano faccia sapere per favore!

Ciao ciao
Paolo
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Messaggioda Paolo » 11 apr 2010, 17:49

Il mitico Giuseppe ce l'ha fatta... presa al volo a Barcellona, grazie 1000!

Questa lampada e' eccezionale! Ho avuto modo di provarla con lo spettroscopio Lhires III e reticolo a 600 l/mm.

Intanto devo dire di essere piu' tranquillo per quanto riguarda il potenziale inquinamento quando ho visto la sua scarsa intensita' luminosa. E' una lampada decorativa e non e' in grado di illuminare l'ambiente circostante come fanno le usuali lampade anzi, in questo caso il "filamento" e' molto tenue ed e' proprio lui l'oggetto decorativo.

Quando si accende la lampada, le due lamelle metalliche sagomate a freccia diventano azzurre ma non solo, e' davvero stupendo vedere lungo i bordi un effetto bevel/glow degno del migliore plugin di Photoshop! Una piccola "atmosfera" luminescente circonda ogni elemento dentro la lampada. Ho ripreso con la EOS l'effetto nelle fasi on/off:

Immagine

L'atmosfera contiene essenzialmente Argon quindi, al di la' della particolare colorazione e dell'effetto decorativo, rappresenta una delle migliori sorgenti di calibrazione per la spettroscopia. Come citato nel post sopra, tra le normali lampade con righe di emissione (neon, basso consumo, ecc), non ce n'e' nessuna che copra con sufficiente presenza di righe la zona del blu/verde. La Filly, grazie all'Argon, produce uno spettro fitto di righe, non solo nel blu ma anche nel resto del range spettrale.

Collegando la EOS 500D al Lhires III ho messo a raffronto lo spettro di diverse sorgenti luminose. Anche se si tratta di spettri a bassa risoluzione, si capisce bene come la lampada a basso consumo tipo Osram Dulux abbia forte carenza di righe tra il verde e il violetto (in un range di 1000 A ce ne sono solo due) mentre la Filly ne produca tantissime che tra l'altro si intensificano verso il violetto (spettro in basso):

http://quasar.teoth.it/components/com_j ... 204243.jpg

Insomma una lampada che dovrebbero avere tutti coloro che sono appassionati di spettroscopia, specie chi usa strumenti a media/alta risoluzione. Al costo di....

Giuse', ti devo 3.5 euro! ;)

Ciao ciao
Paolo

PS: riguardo l'inquinamento luminoso sono piu' preoccupato dalla luce dei LED. Non so se quelle stradali (io ho usato una Osram da 1W a 220V) sono come questa. In caso sarebbe un bel guaio se si arrivera' a sostituire le attuali lampade con le luci a LED. Lo spettro e' quasi uguale a quello di una lampada alogena se si esclude una stretta caduta di luce nel verde/azzurro e un moderato innalzamento nel blu.
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Messaggioda Marco Paolilli » 10 feb 2011, 0:23

Ciao Paolo,

ritiro su questo post per chiederti una indicazione in merito alla scelta di una sorgente per analizzare la risposta di filtri e finestre ottiche.

Mi sembra di capire che la sorgente continua di più facile reperibilità sia una lampada alogena.

Ritieni che sia sufficiente per analizzare la curva di risposta di un filtro, in abbinamento con un semplice spettroscopio come, ad esempio, lo star analyzer ?

Un saluto,
Marco
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Messaggioda Paolo » 10 feb 2011, 12:27

Ciao Marco! Per determinare la curva di trasmissione di filtri la lampada alogena e' perfetta. Ti dico subito che lo strumento l'ideale sarebbe uno spettroscopio a fenditura, tieni conto che lo Star Analyser e' un semplice reticolo e, se non associato ad una fenditura, lavora bene solo se la sorgente appare sul piano focale come un punto o una linea. Inoltre la risoluzione spettrale e' piuttosto modesta. Se ti interessa misurare bande passanti che arrivano non meno di 7 nanometri di ampiezza potrebbe pero' andare bene.

Tieni anche conto che i filtri interferenziali (se sono questi che ti interessano, non ho capito se siamo in ambito astronomico o meno) shiftano leggermente la banda passante a seconda del rapporto focale del fascio ottico che li attraversa, quindi sarebbe meglio collocarli nel treno ottico di un telescopio. Per forza di cose il reticolo dovrebbe essere posto subito dietro al filtro da esaminare (se da 31.8mm puoi avvitarli uno nell'altro).

Una configurazione senza fenditura, per quanto grezza, potrebbe essere quella usata per i test descritti nell'articoletto, dove sono trattati anche gli effetti della distanza reticolo-sensore:

http://quasar.teoth.it/index.php?option ... to-risolve?

La lampada da usare nel tuo caso e' alternativamente quella alogena (per la verifica della banda passante, con il filtro) e quella a basso consumo (per la calibrazione in frequenza degli spettri, senza filtro). Al limite anziche' usare dei forellini potresti creare una fenditura con due lamette (tipo temperamatite) la cui immagine va orientata perpendicolarmente alla dispersione del reticolo. In questo caso lo spettro bidimensionale diventa piu' "leggibile" ma per l'analisi che devi fare va bene anche la sorgente puntiforme. Quanto detto per fare tutto in casa altrimenti, in configurazione operativa, puoi usare una stella bianco azzurra, preferibilmente molto luminosa (in questo caso potrai trovare fastidiosi gli assorbimenti atmosferici nel rosso/IR).

Le misurazioni che intendi fare prevedono solo la larghezza della banda passante oppure anche il profilo (ad esempio utile per filtri colorati, LPR, ecc)? Se provi a fare qualche misurazione mi piacerebbe vedere i risultati...

A presto
Paolo
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Messaggioda Marco Paolilli » 10 feb 2011, 13:00

Ciao Paolo e grazie per le indicazioni che mi hai fornito !

Il mio obiettivo sarebbe quello di verificare la banda passante dei vari filtri fotografici ( prevalentemente di tipo UV ), che sto provando ad utilizzare come finestra ottica a basso costo per le mie camere autocostruite.

Non ho quindi bisogno di una grande precisione ( in termini di risoluzione spettrale ), mentre dovrei essere un po' più preciso per quel che riguarda la misurazione delle attenuazioni. Anche in questo caso, però, senza esagerare.

Quindi credo che basterebbe una sorgente puntiforme , nella configurazione con il filtro vicino allo star analyzer.

Certo che, trattandosi di filtri commerciali ( al momento ad esempio sto lavorando con l'Hoya Pro1 Digital UV da 52mm ), sarebbe carino che il produttore fornisse la risposta spettrale del filtro, ma non sono riuscito a trovare nulla sul web.

Se riesco a lavorarci su, ti avverto ( soprattutto per essere sicuro di fare tutto per bene ! )

A presto,
Marco
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Messaggioda gdicarlo » 10 feb 2011, 13:06

Ultima modifica di gdicarlo il 10 feb 2011, 13:14, modificato 1 volta in totale.
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Messaggioda Marco Paolilli » 10 feb 2011, 13:12

Direi proprio di sì .... :D :D :D :D

Ma come hai fatto a trovarlo ? Con Google ? ... devo proprio fare un corso base di informatizzazione :(

Grazie davvero !!

Marco
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Messaggioda gdicarlo » 10 feb 2011, 13:17

la tecnica e' stata:
cercato con google su immagini il nome del filtro;
la fortuna ha voluto che uscisse una risposta spettrale
alla terza pagina...

trucchi da vecchio topo di biblioteca, riconvertito al web

ciao ciao g.
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Messaggioda Paolo » 10 feb 2011, 15:09

Bene, qualche curva quindi e' gia' disponibile. Se dovessi ugualmente aver bisogno di fare misurazioni "fai da te" volevo ricordarti che ci sono dei limiti nel registrare la luce nell'infrarosso e soprattutto nell'UV, dove l'efficienza di molti sensori cala bruscamente. Vedo che le curve di trasmissione dei filtri Hoya partono da 270 nm, questa regione e' off-limit per le nostre camere CCD (ma anche per le aberrazioni cromatiche...). Direi che le curve potrebbero eventualmente partire da circa 370 nm (con parecchio rumore).

Ciao ciao
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Messaggioda Marco Paolilli » 10 feb 2011, 16:11

Ho confrontato la curva del filtro con la risposta del sensore KAI-4021, di cui sono pubblicati i valori a partire da 400nm. Quello che mi ha colpito ( e che non avevo notato prima ) è che a 400nm QE monocromatica è circa il 45% :

http://quasar.teoth.it/index.php?view=detail&id=4453&option=com_joomgallery&Itemid=112#joomimg

Sotto i 400nm ovviamente non sono pubblicati dati, ma si potrebbe ragionevolmente supporre che la risposta non crolli in modo verticale ?

Ci sono delle righe tra i 300 e i 400nm che è possibile generare facilmente per provare a vedere come si comporta il sensore da quelle parti ?

Paolo, mi è anche venuto in mente che le stelle particolarmente gonfie che venivano nelle immagini riprese dalla mia camera col tuo Pentax75 potrebbero essere causate da un eccesso di sensibilità nel blu-UV. Che ne pensi ?

Ciao !
Marco
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Messaggioda Paolo » 10 feb 2011, 18:36

Urca, complimenti per la notevole QE nel blu-violetto! In effetti io tenevo conto dei sensori Sony che hanno l'intero profilo spostato verso il rosso rispetto a molti KAF e nel violetto non sono cosi' sensibili.

Non so dirti sulla pendenza della curva di trasmissione sotto i 400 nm, c'e' da aspettarsi una discesa piuttosto ripida ma partendo da una QE di 45 c'e' ancora molta sensibilita' in ballo.

Ci sono delle righe tra i 300 e i 400nm che è possibile generare facilmente per provare a vedere come si comporta il sensore da quelle parti ?

Si, nelle lampade ai vapori di mercurio ce ne sono nel range che hai indicato. Il grosso problema a livello pratico e' che c'e' la tendenza ad un fuori fuoco esponenziale man mano che si va verso l'ultravioletto, quindi le sottili righe potrebbero non vedersi facilmente essendo sparpagliate. Forse e' meglio usare una luce a spettro continuo come il LED (o una alogena ad alta temperatura colore). C'e' un punto in cui lo spettro registrato ha un'intensita' che raggiunge il livello di fondo, attribuibile con molta probabilita' alla perdita di QE del sensore. In fase di ripresa bisogna fare delle prove variando il fuoco e la durata dell'esposizione. Di tutto il range spettrale, l'analisi della regione UV e' quella piu' critica...

Paolo, mi è anche venuto in mente che le stelle particolarmente gonfie che venivano nelle immagini riprese dalla mia camera col tuo Pentax75 potrebbero essere causate da un eccesso di sensibilità nel blu-UV. Che ne pensi ?

Accidenti, se non avevi ne' filtri taglia UV/IR e ne' il vetrino di protezione del sensore sicuramente la QE ha giocato moltissimo su quegli aloni. Poteva essere sufficiente un filtro come l'astronomik L (x luminanza) per ridurre il problema...

Ciao ciao
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Messaggioda Paolo » 18 giu 2011, 16:26

Novita' non belle per la lampada ottimale di calibrazione (quella con la croce blu). Sono stato un paio di settimane fa a Tolosa ed ho verificato in un negozio Habitat che purtroppo quel modello non viene piu' realizzato. Rimangono in commercio altri tipi che contengono meno argon (rosa con foglie oppure dischetti bicolori). Chi ha il vecchio tipo se lo tenga stretto! A me ne rimangono solo due gia' promesse a Marco e Dario.

Christian Buil ha fatto delle prove per stabilire il corretto utilizzo di queste lampade. Il suo lavoro e' sintetizzato qui:

http://astrosurf.com/buil/isis/He_calib ... method.htm

Ricordo che questo tipo di lampade serve per poter calibrare in lunghezza d'onda anche nel range spettrale che va dal blu al giallo, non coperto dalla lampada al neon (come quella in dotazione al Lhires III).

Ciao ciao
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