Lysfordelingen i en Newton

[Torben TaustrupAdmin Neutron star]

Hej folkens

Jeg har fremsat en påstand om, at lysfordelingen i en Newton ikke er jævn, men at intensi-
teten falder, når man bevæger sig væk fra billedcentret.
Det er, hvad jeg har observeret ved vores eget instrument – og fænomenet skyldes ikke
vignettering, for vores sekundærspejl er stort nok.
Man kan se et par flats her på side 3: http://astro-forum.dk/forum_posts.asp?TID=12471

Jeg har forgæves søgt information om emnet på nettet, men har ikke fundet noget.
Er der nogen som har information om dette emne?

mvh
Torben

TOC Observatory - "http://tocobs.org -14.5″ – f:4,2 Newt - Atik383 - ZWO2600-mono – SXV H9 - QHY8L-color - SkyWatcher 80 mm ED refraktor - 60 mm F:6 apocromat - TAL Apolar 125 f : 7,5.

[Frank LarsenModerator Super Nova]

Er Tubus stor nok i diameter til at den ikke vigneterer off axis?

Overvej et øjeblik tykkelsen og spider til jeres sekundær. Hvordan er obstruktionens areal på parallelt lys faldende fra forskellige retninger – min påstand er at obstruktionen er målbart størrer for indfaldsvinkler svarende til yderpunkter i jeres kamera. Hvis synsfeltet er 1grad skal i beregne onstruktionen set fra den vinkel.

En nem test.

Defokkuser en stjerne forholdsvis meget så i kan måle obnstruktionens areal i forhold til hele stjerneafbildningen.
Placer nu stjernen i midten og mål dimensionerne på Donoughten.
Placer så stjernen i hjørnet og gentag.

Der burde være lidt forskel.

spm:
Den test I lavede – sad der en komakorrektor i der? – I så fald vil jeg kigge efter tab der – varierende mængder glas – midte til kant. Variation i coatningernes effektivitet med vinkel.

desuden – hvis I bruger interferensfiltre VIL der være en variation i filteregenskaber der er stærkt afhængig af strålegangens indfaldsvinkel på filtret.

FrankLarsen2014-11-19 15:25:26

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Torben, er dette setuppet du har testet på?

Du skal temmelig meget væk fra hovedaksen før diverse plader / elementer dæmper lyset på kanten af din chip.

Derimod fra Frank et godt point, var komakorrektor isat under testen?

Men også selv om du siger det ingen betydning har, så ville jeg nok prøve at regne lidt på dit sekundær spejl versus FOV igen, det virker underligt hvis det INGEN betydning skulle havde.

50% er dog meget syndes jeg (netop set din test).

– Hvor stor er FOV ved testen?

Det må næsten være tubus konstruktionen eller sekundær spejlet som giver så stor dæmpning.

henrik.schneider2014-11-19 16:27:31

[Anonym Super Nova]

Hej Torben. Jeg tror ikke der findes noget optisk system, som 100% kan levere samme lysintensitet over hele feltet. F.eks. irriterer det mig, når jeg ser en film i biografen, at midten af lærredet bliver ret meget mere lys end ude ved kanten. Det er især blevet slemt efter, at man er gået over til elektronisk filmmedie! Det er nok kun mig som lægger mærke til det i hele salen, men det er jo netop fordi vi i vores hobby har med disse ting at gøre. For selvfølgelig laver mine kikkerter også det du nævner – og ligesom på jeres newton i en grad, som er nem at leve med! Men det må have noget at gøre, med at strålebundtet spidser til på vej ind mod sensoren, og at det derfor kun er midten der får 100% glæde af strålebundtet fra begge sider!

Mvh. johannes2014-11-19 17:33:37

[norupDeltager Super Giant]

Ud over at kigge på vignettering, bør det også overvejes om fordelingen kan skyldes spredt lys. Aksesymmetriske dele som tubus m.m. kan godt give en fordeling som det sete.

Prøv at placere øjet i fokalplanet – alt lys der kan ses uden om pupillen laver ballade. I min Newton har jeg rigeligt med reflektioner fra okulartubus.

Vil du gå mere analytisk til værks, kan du lave et pinholekamera ved at sætte an maske op umiddelbart foran CCD kameraet. Sørg for kort afstand for at få stort FOV, og prøv både med et centreret og et off-axis pinhole.

[Torben TaustrupAdmin Neutron star]

Hej folkens

Tak for svarene

Jeg beklager – i det link jeg satte ind var den omtalte flat ikke. Seneste flat kan ses her:
http://tocobs.org/filterwheel2.htm

Edit
Her er tværsnit af flat på detektorernes langside:

Supplerende kan jeg oplyse, at jeg har taget flats både med og uden komakorrektor. Jeg
kunne konstatere, at der lysfordelingsmæssigt ikke var forskel på de to.
Endvidere er flats taget uden filter i filterhjulet.
Set fra detektorplanet er der intet sted, hvorfra det er muligt at se kanten af tubusåbning.
Set fra detektorhjørner er det muligt at se hele hovedspejlet.
Se venligst bort fra det første indlæg om lysfordelingen – der hvor der er indsat et billede
af lysfordelingen i procent. (Jeg overvejer at redigere i dette indlæg og fjerne billedet.)

Frank, interessante betragtninger. Jeg ved ikke lige, hvordan den sekundære obstruktion
skulle kunne blive større, hvis man decentrerer doughnut.

Henrik, den nye konstellation ser sådan ud. Som det fremgår på dette lidt utydelige billede,
så er strålebundtet større end detektordiagonalen.

Johannes, jeg er enig med dig i din betragtning.

mvh
Torben

Torben Taustrup2014-11-19 19:14:41

TOC Observatory - "http://tocobs.org -14.5″ – f:4,2 Newt - Atik383 - ZWO2600-mono – SXV H9 - QHY8L-color - SkyWatcher 80 mm ED refraktor - 60 mm F:6 apocromat - TAL Apolar 125 f : 7,5.

[edbbobDeltager Super Nova]

@Torben

Den nye flat ser god ud!

Jeg sidder og roder med JNER1, og blev i den sammenhæng opmærksom på, hvor meget forskel der er på det jeg ville kalde vignettering. Da vi optog data, havde jeg en alt for stor chip, og mit felt var meget mere vignetteret end nogle af jer andres.

Siden har jeg købt et kamera med en markant mindre chip, og jeg fandt under oprydning og sortering, en serie JNER1 jeg skød sidste år med det nye kamera. Selvom den var skudt gennem samme C8’er “ser” den lille chip en meget bedre del af det belyste felt, og forskellen er slående. Meget fladere felt med den lille chip. Faktisk kan man nemt fjerne det sidste i software, men jeg vil alligevel skyde flats for at fjerne støv.

Selvfølgelig skal man være varsom med støv, men i starten turde jeg næsten ikke bruge udstyret, af frygt for støv. Det er blevet en del rarere at lege astro nu, hvor jeg igen tør trække vejret undervejs EDBBOB2014-11-19 19:14:22

[Frank LarsenModerator Super Nova]

Torben,

Jeg har prøvet at skitsere problemet:

Jeg har naturligvis overdrevet her.

Rød er obstruktionen on-axis, den blå er off-axis

I øvrigt synes jeg at Antons betragtning lyder sandsynlig.FrankLarsen2014-11-19 19:41:36

[jens.jacobsenDeltager Neutron star]

Hej Torben.

Et parabolsk spejl (eller sfærisk/kugleformet for den sags skyld) vil lave et billede af alt hvad der er over dets horisont. Husk at vi her ikke taler om afbildningskvalitet. Uha.

Men i princippet vil et spejl, lagt fladt på jorden, afbilde hele himmelsfæren på en imaginær billedflade, som omtrent vil være kugleformet. Vignettering af denne afbildning vil forekomme hvis vi bevæger os væk fra aksen, men vil, som jeg lige kan visualisere det, følge det viste areal af spejlet cirkulære flade set fra en vinkel. Med andre ord, dit cirkulære spejl vil se ud som en ellipse fra alle andre positioner end lige på den optiske akse. Lilleaksen vil forkortes med cosinus til vinklen fra den optiske akse. Er du f.eks 45 grader væk fra den optiske akse, så vil lilleaksen af ellipsen forkortes til cosinus af 45 grader = (kvadratrod af 2)/2.
Spejlets effektive areal vil så være pi*a*b, hvor det set på den optiske akse har arealet pi*r*r, eller pi*r^2, som vi kender det. Antager vi at dit 30 cm spejl set lige ovenfra har arealet 706 cm2, vil det set under en vinkel på 45 grader, være faldet til et effektivt areal på 499 cm2, eller præcist med forholdet på cos 45 grader til 1, som er 70,7%.

Er vinklen på himlen meget lille f.eks 1 grad fra aksen, svarende til et felt på 2 grader i diameter, vil spejlets effektive areal være faldet ganske lidt, da cosinus til 1 grad kun er 0,999848.

Det er altså næppe i primærspejlets geometriske afbildning af himlen du skal lede efter din vignettering, men nok nærmere i en for snæver tubus eller lignende..

Iøvrigt en spændende lille opgave i geometrisk optik.

mvh
Jens

[nightskyDeltager Neutron star]

Hej Torben

Jeg kender ikke alle mål på jeres teleskop, men ud fra hvad jeg kan finde på jeres hjemmeside
er det ikke utænkelig at i har vignettering grundet for lille sekundærspejl og dens placering
når der er tale om Atik 383 kameraet.

En tur gennem NEWT viser at i måske kun kan opnå et 100% felt på omkring 18mm i diameter,
hvis alt ellers er placeret 100% korrekt.

Hvis det holder kan der kun lige holdes et 100% belyst felt med SXV H9.

Hvis jeg ser på billederne af jeres tubus indiker det også at jeres forreste blændering (den
helt ude ved kanten) kan give vignettering.Hvis jeg beregner blænderingen til at tage
25mm af tubus frontens radius så kunne det iflg. NEWT give problemer.

Bedste råd er i at indtaster samtlige parametre i NEWT og arbejder videre derfra. Man kan
ubetinget stole på de resultater NEWT giver.

http://stellafane.org/tm/newt-web/newt-web.html

Nightsky2014-11-19 20:16:39

[Frank LarsenModerator Super Nova]

Hej Torben

Hvor stort er det synlige felt, hjørne til hjørne for jeres store chip.

Har du en tegning der viser geometrien i jeres spiser og den nye sekundær?

Så vil jeg gerne lige lave et par beregninger.

[Torben TaustrupAdmin Neutron star]

Hej

Tak for jeres svar, jeg synes, at der er mange interessante betragtninger.

Her er målene på vores tubus:

Jeg vil vende tilbage med svar på de andre spørsmål.

mvh
Torben

Torben Taustrup2014-11-19 23:15:38

TOC Observatory - "http://tocobs.org -14.5″ – f:4,2 Newt - Atik383 - ZWO2600-mono – SXV H9 - QHY8L-color - SkyWatcher 80 mm ED refraktor - 60 mm F:6 apocromat - TAL Apolar 125 f : 7,5.

[nightskyDeltager Neutron star]

Underligt Torben

Med de data du viser her ser det ud til at være 100% i orden.

De data jeg har tastet ind i NEWT kan du hente her og selv uploade. Så kan du ray-trace
m.v. og ændre på de parametre du ønsker.

http://www.nightsky.dk/Digitalt/temp/torbentaustrup.newt

Her NEWT siden under StellaFane – vælg Open a .newt file
http://stellafane.org/tm/newt-web/newt-web.html

Så eneste jeg kan komme på er at front blænderingen er lige det største, sekundærspejlet
er ikke reflekterende helt til kant ved 79 mm, eller fokuseringsenhedens længde/indre
diameter forhold op til fokusplanet ikke har et f/forhold der er hurtigere end f/5.

Many telescopes are built with the standard 1¼ inch by
3½ inch focuser. At any focal ratio less
than about f/10, this can cut off a fair amount
of the light cone. Using a low profile, wide
focuser is one of the easiest ways to
improve a telescope.

Another place vignetting occurs is at the front end of the tube.

100% Illuminated Diameter: 24.56 mm
Diagonal Obstruction of Primary Diameter: 25 %		Minimize, 20% or less is a good goal.

Unit of Measure	mm
Primary Mirror Diameter	317.500
Focal Length	1587.500
Focal Ratio	5.000
Tube Inside Diameter	416.000
Tube Thickness	2.000
Focuser Minimum Height	85.000
Focuser Inside Diameter	50.000
Focuser Extra Travel	0.000
Focuser Camera Travel	0.000
Diagonal Minor Axis	79.000
Diagonal Offset	3.950
100% Illumination Diameter	24.565
75% Illumination Diameter	54.531
Front Aperture Diameter	366.381
Mirror Face to Focuser Hole	1292.500
Focuser to Front End of Tube	147.500
Mirror Face to Back of Tube	80.000
Tube Length	1520.000

Front Baffle
Front	366.381

All positions measured from the back of the tube.

Nightsky2014-11-20 00:12:09

[Torben TaustrupAdmin Neutron star]

Hej Lars

Tak for hjælpen

Interessant nok er de to parametre, sekundærspejlstørrelse og front-

åbning de to der har været fokus på.

Så vidt jeg husker, så ville den næste størrelse i nedadgående retning

for sekundærspejlet være for lille – 2,6″, eller 66 mm.

Og så er frontblændeåbningen faktisk reduceret i størrelse. Der er sat

en finerring med en åbning på 330 mm på

Det er rart at vide, at de beregninger, som jeg lavede for omkring 14 år

siden holder vand.

Både Frank og Jens har været inde på det. Det ligger i fysikken, at lys-

intensiteten vil falde, når man bevæger sig væk fra centret.

mvh

Torben

TOC Observatory - "http://tocobs.org -14.5″ – f:4,2 Newt - Atik383 - ZWO2600-mono – SXV H9 - QHY8L-color - SkyWatcher 80 mm ED refraktor - 60 mm F:6 apocromat - TAL Apolar 125 f : 7,5.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Hej Torben

Det er fuldstændigt korrekt at signalstyrken bliver mindre når man bevæger sig væk fra fokus, ingen tvivl om det, tænk at jeg kunne glemme det, det er jo gammel mikrobølge viden fra min tid på Terma

Jeg kan bare ikke huske hvor meget det er, men 0.5dB (11%) virker ikke urimeligt i mit hoved, dog er der flere faktorer som spiller ind på denne dæmpningens størrelse, F forhold, subreflektor størrelse og parabolens dybde i forhold til vinkel (den er nok dækket i F-forholdet), og så selvfølgelig antal grader væk fra fokus.

Jeg vil lige kigge i nogle af de tykke bøger når jeg kommer hjem i morgen, men du kunne jo finde følgende på Terma’s bibliotek: Antenna Engineering Handbook af Richard C. Johnson, den beskriver helt sikkert fænomenet, og den gør det både lavpraktisk og meget teoretisk.

Når man bevæger sig off-axis, bevæger man sig selvsagt væk fra fokus og derved falder system forstærkningen.
Samtidig er der selvfølgelig effekten som Jens og Frank påpeger, men den betyder jo ikke meget ved +-1grad

henrik.schneider2014-11-20 08:28:47

[Forfatter]

Indlæg