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Ottimizzazione SA100

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

Messaggioda Paolo » 30 nov 2016, 23:06

Intanto Fabrizio grazie per l'apprezzamento, nei limiti della mia esperienza e' un piacere poter essere in qualche modo utile.

Partendo dalla nota formula :

Dispersione (A/pixel) = 10000*dimensioni pixel (um) / [n° linee mm * distanza (mm) tra reticolo e CCD]

già in prima approssimazione credo si possa estrapolare un valore intorno al quale ottimizzare la distanza sulla quale lavorare.

Certamente.

E di seguito farsi un'idea anche della risoluzione :

R = Ordine x linee/mm x Superficie del reticolo bagnata dal fascio

Ricorda sempre che e' valore teorico, purtroppo irraggiungibile anche con spettrografi a fenditura. Con i reticoli in fascio convergente siamo ancora piu' lontani a causa delle aberrazioni tipiche ed altri fattori geometrici. L'esempio pratico e' gia' pronto ;) : nella mia prova a 105 mm di tiraggio la dimensione del reticolo bagnata dal fascio f/10 e' di 10.5mm. Secondo la formula che hai citato si ha: R = 1 x 100 x 10,5 = 1050. Consideriamo la riga del mercurio sui 4358A, la risoluzione spettrale sarebbe di 4,2A (ottenuta da 4358/1050). Invece il valore misurato sullo spettro (vedi articolo in home) e' di 14,1A (la FWHM della riga). C'e' purtroppo una bella differenza...

Per rispondere a Sergio...

Quindi io ho sbagliato a forzare la risoluzione portando la distanta reticolo/sensore a 13 mm.
Così ho ottenuto una distanza Ha/Hb di 415 pixel e una dispersione di 4,3 A/pixel che non mi è servita, anzi .....

Non e' detto! A vedere lo spettro mi sembra di no, anche se bisognerebbe sapere quanto risulta allargata un riga spettrale (intrinsecamente sottile, non le Balmer di Alioth che sono piu' larghe per la fisica dell'atmosfera stellare).

L'altro elemento importante che possiamo aggiungere alla nostra chiacchierata riguarda proprio il da farsi quando il soggetto e' fortemente allargato.

Se vogliamo usare lo Star Analyser con con grandi telescopi e focali lunghe oppure, e' lo stesso, se l'atmosfera e' terribilmente turbolenta, il sovracampionamento e' cosi' forte che non possiamo fare nulla di concreto per adattare i pixel:

- comprare una seconda CCD con pixel enormi per le serate turbolente mi sembra eccessivo...
- lavorare in binning 6x6 (per esagerare) corregge il campionamento della sorgente ma lo spettro diventa piccolissimo (torna il problema del profilo composto da uno scarso numero di campioni)

Che fare allora? Ci teniamo le "stellone" (quindi un SNR non ottimale) ma recuperiamo almeno la risoluzione aumentando il tiraggio del reticolo. Lo spettro diventa piu' lungo per cui il sensore deve essere sufficientemente grande (sono penalizzati i sensori di piccole dimensioni).

Ho fatto questo schemino che spero renda il concetto piu' chiaro. Aumentando il tiraggio (entro certi limiti) lo spettro si estende maggiormente lungo l'asse della dispersione ma non ingrandisce (se non pochissimo) le righe allargate per il seeing.

schema_seeing.jpg


Abbiamo due righe di emissione vicine che sono ben separate nella ripresa con seeing buono, quasi unite in un unica riga con seeing cattivo e di nuovo separate (pur con seeing cattivo) applicando il rimedio di allungare il tiraggio.

Paolo

EDIT: ho corretto l'elemento che ha prodotto la riga a 4358 (avevo scritto erroneamente h-beta invece e' la riga del mercurio della lampada a fluorescenza usata per l'esperimento).
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Messaggioda umberto » 1 dic 2016, 1:34

Altro che utile, queste importanti delucidazioni le trascrive solo Paolo. Fabrizio circa 13cm, millimetro in più o in meno,era la distanza che ho impostato io tra il sensore e l'SA100.Animo sei sulla buona strada, per calibrare lo spettro è opportuno usare una stella di libreria come precedentemente ha consigliato Paolo.Scusami se non sono tanto presente, ma ho tanto da fare con il nuovo spettroscopio ad alta risoluzione che ho assemblato di recente.Per fortuna che il "Guru" è sempre disponibile, meriterebbe un monumento.Umberto
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Messaggioda Fab » 2 dic 2016, 12:55

Ottimo umberto.

Domanda (forse sciocca).
Nel caso del nostro reticolo blazed per il primo ordine di rifrazione che quindi concentra la maggior parte della luce nell’immagine di ordine 1, non conviene andare ad analizzare l’immagine, ad esempio, di ordine 2, perdendo si in
intensità ma guadagnando comunque in dispersione ?
se ne guadagna in compattenza senza ulteriori prolunghe.
Rimane fuori campo ccd forse l'ordine zero.
Aumentando la distanza tra reticolo e ccd si ottiene comunque lo stesso effetto. Ossia aumentare la dispersione e diminuire l’intensità luminosa....

Fabrizio
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Messaggioda Paolo » 2 dic 2016, 16:01

Ciao Fabrizio, eccoti un paio di motivi per cui e' meglio non usare l'ordine 2. ;)

Il blu/UV dell'ordine 2 e' contaminato con il rosso/IR dell'ordine 1. Il rosso/IR dell'ordine 2 e' fortemente contaminato con il blu/UV dell'ordine 3. In generale, gli ordini spettrali superiori a 1 hanno una zona di sovrapposizione molto ampia verso gli ordini adiacenti (che aumenta con l'ordine spettrale).

Il secondo motivo riguarda la raccolta di luce. Non prendere come esempio Vega, Sirio e le stelle piu' luminose del cielo. Lo Star Analyser puo' andare molto profondo. E' li' che trovi gli oggetti piu' interessanti da osservare. L'ordine 2 (o il -2) porta solo il 3% della luce convogliata nell'ordine 1. La perdita di intensita' e' davvero esagerata...

Questo naturamente non toglie che si possano fare interessanti esperimenti con l'ordine 2 nella parte centrale dello spettro e con soggetti molto luminosi.

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Messaggioda Fab » 6 dic 2016, 14:10

Ciao a tutti.
Qui Christian Buil da una serie di consigli pratici sull'uso
dello SA100.

http://www.astrosurf.com/buil/staranaly ... rguide.htm

Insiste anche su una maggiore risoluzione che si avrebbe sul suo uso come grism
ossia con un prisma da 3.8°. Francamente ad occhio io non vedo differenze
sullo spettro ripreso con e senza prisma.
Ma può darsi che mi sbagli.
Occorrerebbe vedere bene la differenza non tanto sull'immagine spettrale
quanto sul profilo elaborato dal sw.

fabrizio
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Messaggioda Paolo » 6 dic 2016, 21:40

Grazie Fabrizio, utilissima la pagina web che hai segnalato. Hai visto che bellezza le nebulose planetarie?

Per quanto riguarda il prismetto parliamo in ogni caso di effetti molto piccoli. Per quello che combina all'ordine zero io ne farei volentieri a meno.

Paolo
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Messaggioda Fab » 10 dic 2016, 0:13

In questo profilo (Beta Aurigae) ripresa ieri sera la distanza da Ha e Hb è 260 pixel.
Ho tirato un po la dispersione a 6,6 A/pixel. Ottima la sensibilità sul viola.

Ma la riga di assorbimento a prima della Hη (3835 A) cos'è ?
Nella serie di Balmer non ho trovato cenni su questa a 3795 A.

Beta Auriga 6 dicembre.jpg
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Messaggioda Paolo » 11 dic 2016, 0:32

Ottima risoluzione Fabrizio, anche se lo spettro mi pare ancora rumoroso considerando quanto e' luminoso il soggetto (quanti ADU raggiungi sul massimo?).

La riga di cui parli e' la transizione 10->2 e si trova a 3798A. I 3A di errore ci stanno tranquillamente considerando che si tratta di uno spettro preso con il reticolo SA100.

Wikipedia e altri siti non vanno oltre la transizione 9->2 (in effetti e' un po' noiosa la serie!). Puoi usare la formula di Rydberg (https://en.wikipedia.org/wiki/Rydberg_formula) oppure (piu' facilmente) consultare il sito NIST Atomic Spectra Database Lines Data (http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html) che riporta:

10->2 3798A
11->2 3771A
12->2 3750A
13->2 3734A
14->2 3722A
15->2 3712A
16->2 3704A

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