Spektrometer

[alanDeltager Super Giant]

Min søn skal have astronomi på gymnasiet, jeg kan se på i den bog han skal bruge, at der er en del om spektroskopi. Derfor melder behovet sig for et spektrometer (ATM). – Men hvis jeg retter mit teleskop mod en stjerne (Vega) så kan jeg jo se mange stjerner. Hvordan sikre man sig at det kun er lyset fra Vega man måler på?

Mvh Alan

[swr Giant]

50x barlow?

[mhansenDeltager Nova]

Hej Alan,

Det kan gøres på forskellige måder. Den simpleste er selvfølgelig at bruge en barlow, men så er din opsætning automatisk langt mere følsom overfor rystelser og vindstød.

Den typiske metode man benytter er at sætte en spalte foran spektrometret. På denne måde sikrer man sig at man (næsten) kun får lys fra objektet som har interesse og man lukker også en masse skylinjer ude. Spalte spektroskopi er den metode som langt de fleste professionelle astronomer benytter.

Den anden måde er at centrere interesseobjektet så meget i feltet, som muligt. Så kan du næsten regne ud hvilken stjerne der er Vega, også på spektrogrammet.

Der er et par stykker herinde som laver spektroskopi uden brug af spalte, så de vil nok kunne være behjælpelige på det punkt.

mvh,
Michael

[Anonym Nova]

Den simpleste måde er vel at gøre ingenting og håbe på den stjerne man kigger på er langt kraftigere end de andre i nærheden:
https://www.google.dk/search?q=star+analyzer&ie=utf-8&oe=utf-8&rls=org.mozilla:da:official&client=firefox-a&channel=sb&gws_rd=cr&ei=sdjtU4XeL4XF0QWPiYH4Dw

[Frank LarsenModerator Super Nova]

Hej Alan,

Enten bruge en grating med lat linie tal (100) tæt på CCD og så rotere kamera så spektret ikke kontamineres af spektre fra andre stjerner. (staranalyzer)

Ellers bruge enten en spalte eller et hul – det kræver så en eller anden form for guidening. Dette kan på ægte ATM maner fasciliteres ved at tage udgangspunkt i et (3-4mm tykt) førsteflade spejl lavet på et stykke glas med planparallele sider. Find sådan et i en gammel faxmaskine eller LAser printer.
Der snittes en spalte med en sløv skalpel eller ætses med litografiske metoder. Kniven giver gode resultater, men en noget smal spalte på 15-20um.
Forsiden med spejlet vinkles og spalten placeres direkte i teleskopfokus. Det lys der rammer ved siden af (de andre stjerner) sendes via spejle og en linse til et guidekamera. Lyset der når gennem spalten sendes gennem spektrometer/spektrograf (alt efter sensor type).
Der vil være et ghost image der skal maskes væk på bagsiden af spalteglasset. 15-20 graders vinkel er optimal og ghostimage er forskudt 2-3 mm og maskes nemt bort.

Sidste metode tror jeg er mest dig med dine kundskaber udi ATM – men også den langt mest komplicerede.
En simpel og nem spektrograf laves med en reflektiv grating, en 100mm Ø1,25″ doublet (bruges ofte som focalreducer til okularer) og en 50-70mm fotolinse ca F/2.8 til at danne billed. Med en 600L/mm grating 25x25mm eller endda 12.5×12.5mm giver et spektre med R=500-1000 der er ret lysstærkt.

http://www.astrosurf.com/buil/spectrographs.htm er et godt startpunkt for ideer og beregnings regneark til design baseret på linser du har i skuffen.

HEr er min spektrograf:
http://www.forum.2astro.dk/forum/topic.asp?TOPIC_ID=5978
Som siden er blevet forfinet en del.

Staranalyzer er hurtig, nem og bekvem og giver et væld af informationer – nok til at holde dig og sønnike beskæftiget hele vinteren. Ved at montere et lille wedgeprisme på gratingen, kan spektrets opløsning forbedres væsentligt.

Vi er et par stykker her på forum der har en del erfaring – så spørg endelig.

[alanDeltager Super Giant]

Tak for svarene, jeg vil surfe lidt rundt på de af jer forslået link.

De af Frank nævnte spejle kan også findes også i SmartBoard, hvis man skulle være så heldig at finde et der skal skottes. (Jeg har 8 liggende)Og nu ved jeg hvad de kan bruges til.

Mvh Alan

[nightskyDeltager Neutron star]

Jeg vil klart anbefale en StarAnalyser. Den er nem at bruge og koster ikke alverden. Normalt er der ikke problemer med skille de enkelte stjerners spektre fra hinanden.

Diverse programmer til at behandle data er der en del af, gratis programmerne som kan mest, Visual Spec, ISIS m.fl. ellers er det hurtigste og nemmeste nok at starte med RSpec som koster lidt.

Star Analyser: http://www.shelyak.com/rubrique.php?id_rubrique=4

RSpec super nem, men knap så avanceret: http://www.rspec-astro.com/

Mere avancerede programmer (gratis):
Visual Spec: http://www.astrosurf.com/vdesnoux/
ISIS: http://www.astrosurf.com/buil/isis/isis_en.htm

[mhansenDeltager Nova]

Lars, du glemmer helt pakken IRAF (Image Reduction and Analysis Facility).

Det er tekst/script baseret, tager et stykke tid at lære at bruge og fungerer udelukkende i UNIX lign. systemer. Tilgengæld har man en pakke som kan stort set alt og kan reducere og analysere data i ‘research grade’ kvalitet. Der er også gode tutorials til.

[Frank LarsenModerator Super Nova]

IRAF er bestemt en mulighed til især spektrografi….men indlæringskurven er meget stejl hvis man ikke kender IRAF process i forvejen. Og mangel på en grafisk brugerflade kan være afskrækkende for nogen.

Iøvrigt kan det godt køre under windows, der fandtes for nogle år siden en cygwin (version af linux) pakke til win98.

Michael, har du et link til en “spectroscopy with IRAF for beginners” agtig artikkel? Jeg tænker at i har en på studiet. Specielt analyse af krumme echellogrammer er interressant.

[nightskyDeltager Neutron star]

Hejsa Michael

Jeg har næsten aldrig hørt om amatører der bruger IRAF, selv de meget dygtige amatører,
hvorfor ved jeg ikke, men måske pga den stejle indlæringskurve. Derfor nævnte jeg det ikke.
Det ville ellers være skønt at kende et så accepteret stykke software.

Der er en del som bruger MIDAS og her kan man komme nemt i gang. VdS spektroskopigruppen
har lavet en fremragende kompilation under VM-Ware, så man nemt og smidigt kan køre en
Linux Fedora med ESO-MIDAS installeret. Der findes en lille manual til komme i gang med.
http://spektroskopie.fg-vds.de/
Vi er flere som i DK som har været på kursus i den genindlæggende brug af ESO-MIDAS til
spektroskopi. Desuden er der men del der kan hjælpe på VdS Spektroskopie forum.

Som begynder vil jeg dog anbefale de nævnte Visual Spec, ISIS og RSpec.

Visual Spec, ISIS har bearbejdet masser af data som er publiceret. Her er der også nogle
danskere amatører som har været på kurser i brugen af disse. PT vil jeg mene de er de-facto
standarden bl.a. amatører, måske skal SpcAudACE som er baseret på AudeLA også
nævnes her.

Nightsky2014-08-30 14:06:03

[alanDeltager Super Giant]

Tak for alle svarene, jeg har fået fat i bogen “Astronomical spectroskopy for amateurs” af Ken M. Harrison, og så ser jewg frem til MAF.

Mvh Alan

[Frank LarsenModerator Super Nova]

Det er en god bog at blive klog af.

[silas.kristensen Asteroid]

Hej Lars,

Når du benytter en Star Analyser, hvordan laver du så dine data om til en graf?

Skal man bruge kamera og alt muligt gejl, eller kan du koble din computer til dit teleskop, hvor du kan få data ned på et spektrografi program?

Hvad gør du?

Med venlig hilsen

Silas Kristensen (:

[nightskyDeltager Neutron star]

Du skal have et kamera på dit teleskop/Star Analyser. Billedet gemmes computeren og behandles bl.a. med de programmer som er nævnt her.

[mhansenDeltager Nova]

Silas Kristensen wrote: Hej Lars,

Når du benytter en Star Analyser, hvordan laver du så dine data om til en graf?

Skal man bruge kamera og alt muligt gejl, eller kan du koble din computer til dit teleskop, hvor du kan få data ned på et spektrografi program?

Hvad gør du?

Med venlig hilsen

Silas Kristensen (:

Hej Silas,

Når du laver et spektrogram med teleskopet (dvs. spektrograf og ccd) og ikke benytter Echellespektrograf, så får du billedet ud i et såkaldt 2D spektrogram, som kan ses herunder.

Du kan se spektret i midten af billedet her. (Der er også andre svagere på billedet). Kan nogen i øvrigt finde to emissionslinjer på billedet (PS. De ligger nede i bunden).
Når du laver spektrogrammer med en Echelle opsætning, så vil du i stedet få en lang række af linjer som ofte er inddelt efter størrelsesklasse. Jeg har dog ikke erfaring med reducering af Echelle spektrogrammer.

Proceduren for reducering er i korte træk:
Først trækker du naturligvis bias, (dark) og flat fra som normalt. I visse tilfælde kan der være behov for at normalisere dit flat (Jeg har en IRAF guide til dette). Derefter skal du så udtrække dit spektrum. Med IRAF vælger man hvorhenne ens 2D spektrum ligger og så kan man (med kraftige linjer) lade IRAF følge linjen for at finde retningen (tracing). Dette skyldes at ens spalte og grism/grating ikke altid ligger helt ret. Ellers må man satse ved at undlade tracing at spektret bliver udtrukket ordentligt.

Nu har man så reelt et brugbart spektrum, men for at kunne relatere dette til noget skal man kalibrere i forhold til bølgelængde og evt. flux.

Bølgelængde kalibreringen foregår som regel ved at optage et spektrum af en lampe med kendte emissionslinjer. Det kan være He, Ne eller Ar. Man kan også lave kombinationer som eks. HeNe eller HeNeAr.

Flux kalibreringen foregår ved at optage et spektrum af en stjerne med en kendt flux. Dette kan man som regel slå op. I IRAF er der et bibliotek over kendte stjerner og ellers kan man finde yderligere på NOT’s (www.not.iac.es) hjemmeside.

Både bølgelængde og flux kaliberings frames skal reduceres med bias, dark og flat før du bruger dem.

Hernede under kan du se et eksempel på et fuldt ud reduceret spektrum fra egen hånd. Plottet er dog lavet i IDL, men selve reduktionen er lavet i IRAF. Det oprindelige spektrum, før kalibrering, vil se ud på nogenlunde samme måde. Akserne er bare i counts og pixels, frem for bølgelængde og flux, som herunder.

Jeg skal have kandidat kurset ‘Astronomical Data Processing’ i dette semester og jeg vil gerne lægge de reduceringer jeg kommer frem til, samt kommentarer, ud herinde.

[Forfatter]

Indlæg