Друк

[Гість]

Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
26 Квітня 2024, 06:51:25

1 година 1 день 1 тиждень 1 місяць Назавжди

Увійти

[Новини]

•    Новини
•      Астрономія
•      Астрозаходи
•    Життя клуба
•      Новини
•      Проекти
•      Заходи
•      Звіти про спостереження
•      Документи
•    Статті
•      Обладнання та телескопи
•      Спостереження
•      Астрофотографія
•      Астрософт
•      Астрономія в Україні
•      Астрономи шуткують
•      Інше
•     
•      Файловий архів

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

[meandr]

Тема открыта мной как дневник начинающего.
Спектроскоп тоже не претензия на серьезный инструмент, а лишь "макетный образец" - для того чтобы вникнуть в суть проблем и отработать технические приемы.
 Так что не взыщите строго.
За основу своего первого спектроскопа взял вот такой прибор (говорят, что он используется как нивелир у железнодорожников, на фото - уже с переделками)

Мне он понравился хорошим качеством объектива (на мой нетребовательный пока взгляд) и тем, что если убрать под боковой крышечкой все "лишнее" (какой-то дополнительный оптический канал из двух линзочек на плате, видно на фото) , то появляется много места для установки того что нужно.

Такой же недавно продавался на Барахолке

Диаметр объектива 45мм, фокусное расстояние 300 мм, окуляр 9,8мм, увеличение 30х, фокусировка внутренняя,

По моей оценке фокусное у окуляра чуть короче (6-7 мм). Мне он понравился тем, что там легко установить  визирное перекрестие.
Фокусное самого объектива тоже не такое - порядка 19 см, а "удлинение" дает рассеивающая линза в трубке фокусера  (внутри корпуса, движется реечной зубчатой передачей), но она слабая, поэтому штатными регулировками не удается вынести фокус от бесконечности за пределы заднего края корпуса для получения изображения на камеру(вся длина корпуса 24 см).

В связи с этим заменил штатную линзу в трубке фокусера на более сильную рассеивающую линзу из видоискателя старого фотоаппарата Вилия-авто (такие же по-поему на Смене и т.п.).
 Эти детали видны на фото ниже, между ними положил узел с дифрешеткой - но о ней дальше.

 Вся трубка фокусера при этом подвинулась назад и зубчатая рейка вышла за пределы зацепления с колесиком фокусировки (на фото торчит из трубки справа), поэтому его вообще вытянул, а регулировку фокуса провожу рычажком, приделанным прямо к трубке слева (выходит наружу через самодельную крышечку с прорезью, уплотненную подвижной шторкой).

Диапазон регулировки фокуса получился очень большой, поэтому  бесконечность можно фокусировать хоть на штатный окуляр на штатном месте, хоть на матрицу фотоаппарата Canon 350D, крепящегося на кронштейне (см фото ниже), а можно вообще сделать пучек коллимированным в параллельные лучи, что позволяет наблюдать прямо глазом без окуляра, либо фотографировать фотоаппаратом с объективом (который при этом отодвигается на кронштейне еще дальше).

ПОследний вариант позволяет реализовать ПРАВИЛЬНОЕ с точки зрения науки расположение дифрешетки в коллимированном пучке параллельных лучей. Впрочем, я пока не заметил особой разницы в качестве с "неправильным" расположением решетки в конусе, сходящемся в фокус, зато ощутил существенную разницу в снижении освещенности (светочувствительности), вызванной необходимостью применения еще одного объектива - перед камерой.
Предполагаю, что это вносит еще и дополнительные искажения - хроматизм и дисторсии. Поэтому все дальнейшие фото предполагаю делать тоже "неправильно" (я уж не говорю про отсутствие щели, которое для "обзорной" спектроскопии вообще почти традиционное).

Весь прибор установил на поворотную платформу от теодолита ТТ5, которую "хвостовиком" можно устанавливать на подставку, как на фото.
Еще могу крепить его на кронштейн соосно Полярной оси монтировки, как это делал уже раньше с теодолитом

Тогда этот "пулемет" стоял на месте трубы телескопа, а теодолит - в кронштейне соосно Полярной оси.

[meandr]

Теперь о самой дифрешетке.
ПОлучил от martian709 два слайда с дифпленкой 500 лин/мм - спасибо !
РАмки картонные, одну расслоил, извлек пленку, остатки клея смыл спиртом, отрезал полосу 12 мм шириной (линии по ширине), а оставшуюся часть поставил в разборную пластиковую рамку для фотослайдов - пригодится.
Полоску закрепил на держателе (уголок с окном 7х12 мм, видно на фото в первом посте) и прикрутил на выходе пучка света из девайса.
Расстояние от решетки до матрицы фотоаппарата на кронштейне 65 мм.
Период решетки 2 мкм.
Расчетный угол отклонения (дисперсии) для зеленой середины спектра первого порядка sin(alpha)=0,532/2=0,266 рад, alpha=15* .
Весь спектр (от 0,4 до 0,7 мкм) должен уложиться в сектор 9* (с 11,5* до 20,5* от нулевого порядка).
На расстоянии 65 мм от решетки до матрицы это дает спектр шириной 10 мм, середина которого на 16,8 мм от нулевого порядка.
Матрица размером 22,2х14,8 мм, по паспорту 3888х2592 пикселя, Размер пикселя получается 5,7 мкм.
Реально при максимальном качестве камера дает кадр 3456х2304 пикселя, тогда размер пикселя 6,4 мкм - так и беру дальше.
Сделал фото, посветив красным HeNe лазером (633 нМ ) и зеленой астроуказкой (532 нм) , до стены 40 метров.

От нулевого порядка первые порядки спектра отстоян на 2575 пикселя для зеленого и 2920 для красного, между зеленым и красным 345 пикселей.
Масштаб дисперсии получается соответственно
5320/2575=2 Ангстрема/пиксель
6330/2920=2,17
1010/345=2,92.
Такой большой разброс масштаба получается наверное из-за дисторсии поля, но это - дело поправимое соответствующей коррекцией.
Вот обзорное фото района на удалении 2 км

и одинокий фонарь

На фонарях тренируюсь пока нет неба.
К сожалению, даже от фонарей нет такой четкости спектров, как у Марьяна на такой же дифпленке
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=39643.20
Наверное дело в качестве оптики и схеме - у него пленка вообще перед объективом,  в недеформированном пучке света, и действующая длина решетки больше - значит больше разрешающая сила.

[Серега]

пиксель у этой камеры 6.41мкм

Подякували

1 :meandr

[meandr]

Спасибо.
Одним недоразумением стало меньше.
Поисковик дал мне на русском инструкцию только для 400Д, а с оригинальной свериться поленился, хотя и почесал затылок в недоумении.
Постараюсь в дальнейшем быть внимательнее.
Кстати, с интересом читаю Вашу тему
Вариант охлаждения матрицы Canon 350D
и тему с Вашим активным участием
Бедный Кенон .
Думаю, что использование готового Кенона по максимуму с имеющейся  программной базой - более практичный путь, чем в соседней теме
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=27737.0
Жаль, что Ваш проект так и не дошел до конца после КЗ.
до кучи еще пару ссылок
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=27770.0
http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,78798.0.html
хотя нарыть можно и больше.
Наверное для любителей астрофото эта тема уже себя изжила (особенно после недавнего вбрасывания партии камер PointGrey Blackfly и т.д.
Но для спектроскопии большая матрица Кенона (и подобные) все-таки остается заманчивой и актуальной.

[meandr]

Провел дневные бдения по определению дисторсии поля.
Стыдно показывать  но придется

И дело не в дисторсии - она на глаз не заметна (по крайней мере никак не в полтора раза, как следовало из фото спектров лазеров).
Стыдно во-первых за плохую фокусировку (лучше не получалось, и часть вины лежит на полимерной дифпленке), во-вторых за подсветки-винъеты (часть светового потока шла с объектива на матрицу мимо прямоугольной "левой" линзы фокусера) и в третьих за значительное уменьшение полезного светового потока (расчерченный лист мишени пришлось подсвечивать лампой сзади на просвет чтобы как-то сравнять с посторонним потоком света, но даже при такой мощной подсветке фото на ISO 800 при выдержке 1/40 получилось весьма темное).
Все это при ночной съемке фонарей как-то не бросалось в глаза, а теперь повылазило.
Не представляю, как можно будет заснять звезду, не говоря уже о ее спектре.
Но взялся за гуж - не говори что не дюж.
Похоже, сегодня "включат небо" - попробую.

ЗЫ. Небо включили только до полуночи и то мутное, так что спектров звезд не получил.
Зато по виду самих звезд еще раз убедился, что оптика получилась еще мутнее - надо делать по-другому.

[meandr]

Следующая конструкция в еще большей степени экспериментальный макет, чем предыдущая, поэтому в ней широко использовался бытовой дизайн с элементами сантехники.

Цель - получить побольше масштаб линейной дисперсии в мкм/ангстрем, для чего расстояние от дифпленки (500 лин/мм) до фокуса выбрано порядка 250 мм, при этом спектр от синего до красного растягивается примерно на 40 мм, получается  масштаб примерно 10 мкм/ангстрем, или для моего Canon 350D примерно 1,5 пикс/ангстрем.

В моем SW 130/650 расстояние от диагонального зеркала до фокуса порядка 150 мм, и расположив дифпленку в 100 мм ДО диагоналки я во-первых перекрыл бы поле главному зеркалу, а во-вторых уже на уровне диагоналки разлет правого и левого спектров будет порядка 60 мм - во диагоналку не влезут.

ПОэтому решил перенести главное зеркало в корпус древнего пылесоса "Ракета", взял диагональное зеркало бОльших размеров и поместил его на расстоянии 330 мм от главного, чтобы светило в штатное боковое отверстие в корпусе, которое пришлось увеличить 60х60, закрепив там дифпленку, зажатую между двумя стеклами.
В качестве "паука" взял ажурную алюминиевую подставку - не хватало длины корпуса для установки штатного от моего SW с диагоналкой на "ножке".
Потом еще одна диагоналка 55х75, разворачивающая свет в закрепленный на корпусе "скворечник" с тремя окнами: два по бокам для фотоаппаратов (свет туда направляется еще парой зеркал - от зеркалок "Зенит Е"), и одно посередине для окуляра или камеры QHY5 - наблюдать нулевой порядок.
Патрубки для крепления - от 2" сантехнических полимерных труб.

Получилось вот так

Нулевой порядок наблюдался вполне удовлетворительно, насколько это вообще может быть через полимерную пленку.
А вот со спектрами проблема - они никак не хотят фокусироваться.
От удаленной на 2км лампы ДНат получались хорошо разделенные пятна: красное, зеленое, синие, но сфокусировать их невозможно -  они растягиваются или по горизонтали или по вертикали, оставаясь пятнами.
При этом пятна от "свободной" пленки (первый вариант) не слишком отличаются от пятен от пленки, зажатой стеклами (само собой - полированными).

Подозреваю, что это от того, что в схеме нет коллиматора, обеспечивающего параллельность лучей в пучке света при попадании на дифпленку.

Ранее у меня , при небольшом расстоянии от пленки до фокуса, этот недостаток был почти не заметен, а теперь сильно проявился.
Спектры от сильных источников света обозревать можно, а вот для звезд такой способ не годится, там нужна хорошая фокусировка спектра.

Но и от проделанной работы есть полезный практический результат - доказана полезность и даже необходимость коллиматора в спектроскопе (но коллиматор мне не приемлем по иным соображениям), либо размещения дифрешетки ПЕРЕД оптикой (линзами или зеркалами) - попробую так и сделать.

[Oleksiy]

Подозреваю, что это от того, что в схеме нет коллиматора, обеспечивающего параллельность лучей в пучке света при попадании на дифпленку.

вот в этих девайсах
http://www.princetoninstruments.com/products/SpectraPro
оптичекая схема состоит из 2х параболическиз зеркал и отражающей решетки.
одно зеркало фокусирует входящий пучек на решетку, второе на сенсор

[meandr]

Во-первых, у меня используется пропускающая дифпленка, а не отражающая решетка,  но это для фокусировки спектра вроде не очень принципиально.
А вот форма "входящего пучка" - весьма принципиальна.
Насколько я понял из описания, спектрограф щелевой, первая парабола коллимирует расходящийся от щели пучек в параллельный , падающий и отражающийся от решетки, а вторая парабола уже действительно фокусирует спектр на сенсор.
Если я не прав - поправьте.

[meandr]

Воспринимаю молчание как согласие с необходимостью наличия коллиматора в спектрометрах (кроме простейших "обзорных"), либо расположения дифрешетки ПЕРЕД оптикой в спектрометрах света звезд.
Второй вариант для меня предпочтительней.
Тем не менее, решил попробовать реализовать схему с коллиматором на базе своего Ньютона SW 130/650.

Фактически это съемка в окулярной проекции, только сбоку, чтобы снимать спектр от дифрешетки на окуляре.
Использовал штатный окуляр 26 мм через 2" диагональ в фокусере - для фокусировки его пришлось  опустить максимально вниз и трубка перекрыла часть поля, получилась сильная "анти-кома".
На Cаnon 350 с родным зум-обьективом (D=52 мм, фокус 35-80 мм) получился вот такой контрольный спектр от лампы ДНат на расстоянии 2 км
 
Белое пятно - от "нулевого порядка" другой лампы.
Масштабом и качеством спектр вышел не лучше, чем в самом начале от первого "недоспектроскопа" в коллиматорном режиме.
Насчет масштаба понятно - он при наличии коллиматора зависит не от расстояния до решетки (теперь порядка 200 мм), а от фокуса объектива фотоаппарата.
А вот почему качество не улучшилось ?

Для увеличения масштаба попробовал отснять спектр объективом Юпитер 21 (фокусное 200 мм - еле влез)

Спектр получился длиннее, но гораздо хуже, как ни старался навестись фокусером  и объективом

Такой непрухи я вообще не ожидал 

[Oleksiy]

Воспринимаю молчание как согласие с необходимостью наличия коллиматора в спектрометрах (кроме простейших "обзорных"),

The dispersion or diffraction is only controllable if the light is collimated, that is if all the rays of light are parallel, or practically so. A source, like the sun, which is very far away, provides collimated light. Newton used sunlight in his famous experiments. In a practical monochromator, however, the light source is close by, and an optical system in the monochromator converts the diverging light of the source to collimated light. Although some monochromator designs do use focusing gratings that do not need separate collimators, most use collimating mirrors. Reflective optics are preferred because they do not introduce dispersive effects of their own.
https://en.wikipedia.org/wiki/Monochromator

[Umnij]

Интересная конструкция!
Сравнил ваш спектр снятый кит-ом с тем, что гугл выдаёт по запросу HPS lamp spectrum.
Интересно, что есть некоторые несовпадения, наверно связано с конкретной фирмой-производителем и технологией производства у наших и заграничных ламп.

Подякували

1 :meandr

[meandr]

Оказывается, что молчание еще не знак согласия - до поры.
Вот Алексей возражает мне, пользуясь "авторитетом" Вики:

A source, like the sun, which is very far away, provides collimated light.

Я понимаю, что такое недоразумение простительно Простым на Сайтехе и потребует разъяснений:

простой писал(а) 04.02.17 :: 18:51:27:

1.Лучи от Солнца идут к нам8мин19 сек.
И уже для такого небольшого расстояния мы считаем лучи параллельными....
Сказанное касается и Луны

Неверно.
Видимый нами угловой размер Солнца и Луны - 0,5*=30'=1800"
Это есть угол непараллельности лучей от их краев, который в 90 раз больше максимального угла аберрации 20" - это одна из причин, по которым  аберрацию света от Солнца и Луны определить нельзя.

Но не думал, что источником подобных недоразумений может быть Вики, и тем более не думал, что здесь это повторят.

Newton used sunlight in his famous experiments.

Ну и что, что Ньютон использовал солнечный свет ?
Я ведь не спорю с тем, что неколлимированный свет можно использовать для каких-то предварительных, обзорных наблюдений.
Я сам в начале так делал.
Но мне нужно разрешение f/df не меньше 10000, порядка v/c для Земли.

Although some monochromator designs do use focusing gratings that do not need separate collimators, most use collimating mirrors.

Хорошо хоть в этом недоразумений нет, хотя наверное стоит пояснить, что "фокусирующие решетки" - скорее всего не плоские, а цилиндрические, как например описано в "Практической астрофизике" Мартынова.

Reflective optics are preferred because they do not introduce dispersive effects of their own.

Именно поэтому я ориентировался на зеркала моего Ньютона - но приходится рассматривать и другие варианты.

[meandr]

Андрею спасибо за анализ предоставленного мной спектра лампы ДНат.

Интересно, что есть некоторые несовпадения, наверно связано с конкретной фирмой-производителем и технологией производства у наших и заграничных ламп.

Да, есть такие отличия.
Вот это спектр от целого рада таких уличных фонарей

А это спектр от лампы ДРЛ поближе

Но получены эти спектры уже не на предыдущих конструкциях Ньютон+Кенон, а на самостоятельном Кеноне с дифпленкой перед объективом Юпитер 21

Это лучшее из всех вариантов, которые я перепробовал.
Но до нужного разрешения f/df 10000 наверное и это не дотягивает.
К тому же у меня есть еще одно требование - нужно и местоположение самого источника (вернее, другой звезды, попадающей в кадр вместе с чужим спектром) контролировать с точностью порядка секунд - а для фокуса объектива Юпитер 21 200 мм в комплекте с моим Кенон 350 только один пиксель соответствует 6 секунд.
Мне нужен фокус раза в три больше, как у моего SW 130/650.
Или же менять Кенон на камеру с пикселем порядка 2 мкм (что бы это могло быть ?) - тогда в кадр влезет только часть спектра, но это для меня не так важно, как соответствующие затраты 

ПОэтому осталась одна надежда - на приобретенный чуть раньше телеобъектив МТО 11 СА. Сергей Похвала сам  для спектрометра опробовал почти такой же - МТО 1000.
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=31484.msg538126#msg538126
https://nightspirit-observatory.blogspot.com/ .
Только я дифрешетку буду ставить не за оптикой перед сенсором (неколлимированный свет на дифрешетке), а в апертуре перед оптикой.

[meandr]

Собрал на скорую руку вот такой сетап

и получил от череды уличных фонарей вот такой спектр

Обнадеживает.
Есть с чем работать дальше.

[Oleksiy]

Вот Алексей возражает мне, пользуясь "авторитетом" Вики:

я вам нигде не возражал.
наоборот - привел цитату где сказано что коллимация необходима. волновой фронт падающий на решетку должен быть плоским.

[meandr]

я вам нигде не возражал.

И здесь тоже не возражали ?:

Подозреваю, что это от того, что в схеме нет коллиматора, обеспечивающего параллельность лучей в пучке света при попадании на дифпленку.

вот в этих девайсах
http://www.princetoninstruments.com/products/SpectraPro
оптичекая схема состоит из 2х параболическиз зеркал и отражающей решетки.
одно зеркало фокусирует входящий пучек на решетку, второе на сенсор

Тогда я Вас в обоих случаях не понял.

ЗЫ

возможно я неудачно выразился. первая парабола адаптирует систему к входной цифровой аппертуре.

Мне кажется, что здесь Вы выразились не более удачно.

Тем не менее, рад, что недоразумение исчерпано:

предполагается что входной пучек фокусируется на входную щель

[Oleksiy]

И здесь тоже не возражали ?:

и здесь тоже. возможно я неудачно выразился. первая парабола адаптирует систему к входной цифровой аппертуре. (другими словами предполагается что входной пучек фокусируется на входную щель)

[meandr]

Опыт с МТО вдохновил меня на то, что следовало бы сделать сразу же, как только получил дифпленку - поставить ее в апертуре моего Ньютона SW 130/650.


Пленку на всю апертуру 130 мм прижал к стеклу по периметру пластиковым кольцом. Лучше бы зажать пленку между двумя стеклами - но сегодня нашел только одно. Все это на дюралевом каркасе от динамика 30 ГД (использовал его в предыдущих экспериментах с зеркалами) прикрепил к трубе телескопа.
От того же ряда ламп ДНат на расстоянии 2 км получил вот такие спектры

Спектры растянуты меньше, чем для МТО (так и фокус в полтора раза меньше), а яркость при той же выдержке 1/4 на ISO 1600 получилась больше.
В фокусировке заметной разницы не вижу - фокусировка  спектра в обоих случаях мягко говоря оставляет желать лучшего.
Завтра попробую на звездах или хотя бы на Венере.

[viktor]

Нічого собі апертурний спектрограф.
Однак, в такій конфігурації великої роздільної здатності спектру отримати не вдасться.

В фокусировке заметной разницы не вижу - фокусировка  спектра в обоих случаях мягко говоря оставляет желать лучшего.
Завтра попробую на звездах или хотя бы на Венере.

Ви фокусуєтесь з дифрешіткою?

[meandr]

Ви фокусуєтесь з дифрешіткою?

Да, с дифрешеткой.
А как можно фокусировать спектр без дифрешетки ?

Однак, в такій конфігурації великої роздільної здатності спектру отримати не вдасться.

А в какой конфигурации должно получиться ?