[iulian90]

Buna seara tuturor.

Prezint o noua varianta de spectroheliograf bazat pe luneta de 80/900mm.

Este derivat din fostul spectroheliograf de 80mm cu fanta tip ac, la care am adus schimbari majore, printre care schema optica care de data asta este cea de spectroheliograf clasic, cu colimator si luneta analizoare separate, dispuse in V fata de reteaua de difractie, care este aceeasi de 1800 linii/mm ca si la fosta varianta de SHG de 80mm.

Asadar ,am renuntat la schema optica Litrrow trecand la cea de SHG clasic, totodata micsorand dispersia spectrala a SHG, folosind o focala mai mica pentru luneta analizoare (200mm) pentru a mari luminozitatea totala a intregului instrument, pastrand insa o focala efectiva destul de mare, in jur de 1200mm, pe senzorul camerei intand mai mult de jumatate din discul solar.
Si nu in ultimul rand, am renuntat la fanta reflectiva tip ac in favoarea unei fante clasice din lamele cu muchii ascutite din dintr-un motiv anume: focalizarea cam migaloasa.

Pe vechea varianta de SHG 80mm focalizarea discului solar si focalizarea spectrului erau dependente una de cealalta, daca incercam sa focalizez pe discul solar ,din cauza faptului ca fanta era fixata intr-o carcasa de diagonala modificata, montata la randul ei in diagonala lunetei de 80mm ,fanta se deplasa odata cu tubul focuserului lunetei de 80mm in timpul reglajului de focus pe discul solar si strica in schimb focusul pe spectru. Si invers, daca focalizam pe spectru se strica focalizarea pe discul solar, deci focalizarile pe discul solar si pe spectrul erau depedente intre ele.
Ca sa scap de aceasta problema pastrand fanta tip ac ,ar fi fost necesare sisteme de focalizare mai complexe, in care fanta sa fie fixa si sa fie realizata focalizarea prin deplasarea obiectivului lunetei de 80mm fata de fanta si a obiectivului colimator, tot fata de fanta, ceea ce ar reclama niste focusere speciale in care sa fie montate obiectivele respective, nu oculare, nu Barlow, ci insusi obiectivele.. Asa ca am trecut la fanta clasica care permite focalizare indepenenta pe discul solar, spectru si pe camera si sisteme de focalizare mai simple, folosind focuserele clasice existente.

Schema optica a noii variante de SHG cuprinde urmatoarele elemente:

Luneta de 80/900mm in focuserul caruia vin montate diagonala mare de 2", o diagonala mica de 1,25" care are montat barlow-ul GSO 2,5x (avand elementele optice integrate in barrel) in locul barrelului de 1,25" , pentru a mari imaginea discului solar pe fanta ( pentru detalii mai fine) , si intra in diagonala mare prin intermediul unui adaptor 1,25-2" DIY (special facut pentru a glisa in diagonala mare ,pentru a putea regla inaltimea diagonalei mici in raport cu pozitia fantei).
Dupa diagonala mica urmeaza fanta, care nu vine montata in aceasta, ci in focuserul colimatorului, aliniat cu diagonala mica in asa fel incat fanta sa gliseze liber in tubul portocular al diagonalei mici, pemitand miscarea libera a fantei inainte-inapoi in diagonala mica in timpul reglajelor de focus.
Mai departe, in spatele fantei se afla o mica lentila de camp (acromat de binoclu de 25mm f/4) care reduce vignetarea spectrului, fara lentila de camp ,spectrul solar apare vignetat in lat, portiunea centrala mai luminoasa si marginile mult mai intunecate, lentila de camp elimina acest incovenient uniformizand luminozitatea pe toata latimea spectrului.
Fanta impreuna cu lentila de camp sunt montate pe o rama de filtru 1,25", infiletata la randul ei intr-un barrel de ocular de 1,25" ce vine montat in focuserul colimatorului, echipat cu un obiectiv de 50mm si focala de 360mm, fixat intr-un tub din PVC de 50mm diam. si amplasat in fata retelei de difractie, dar in afara carcasei in care se afla reteaua de difractie. Aceasta la randul ei este montata pe doua suporturi in forma de de L in interiorul carcasei (alcatuita din doua cutii de doze de aparataj) , in care intra si axul mecanismului de reglaj al spectrului ,ce actioneaza suportul pe care ine montata reteaua de difractie, prin rotirea acesteia fata de axa optica a colimatorului.
Tot in fata retelei de difractie vine montata si luneta analizoare, dar sub un unghi de circa 35 grade fata de colimator. Aceasta are un obiectiv de binoclu de 50mm cu focala de 200mm precum si un focuser elicoidal, modificat si adaptat dintr-un fost obiectiv foto, in care vine montata camera.
Reteaua de difractie, dupa cum am mai mentionat la inceput, este tot cea de 1800 l/mm, ce echipa vechea varianta a SHG 80mm, avand apertura de 50x50 mm.

Focalizarea la noua varianta este compusa din trei focusere , unul pe luneta de 80mm pe 2" cu care reglez focusul pe discul solar, unul pe colimator, cu care reglez focalizarea pe fanta, si unul pe luneta analizoare cu care reglez focusul pe spectrul solar, dar sunt indepedente intre ele, daca reglez focusul pe discul solar nu se strica si focusul pe fanta si spectru si invers.
Pe vechea varianta de SHG aveam doar doua reglaje de focus, unul pentru discul solar si unul pentru spectru + fanta dar focalizarea era anevoiasa ,migaloasa si reglajele pe discul solar ,spectru si fanta erau depedente unul de celelalt.

Mai intai incep prin a regla spectrul, apoi focusul pe spectru pana cand apare clar, apoi pe fanta pana cand apar dungile transversale (perpendiculare pe liniile spectrale), utile in cazul reglajului de focus dar sa nu fie numeroase sau prea evidente, prea groase, apoi reglez focusul pe discul solar pana cand banda luminoasa lasata de acesta pe spectru apare cu margini cat mai clare. Odata rezolvate aceste reglaje de focus pot trece la scanarea discului solar. De remarcat la acest tip de instrument, imaginea discului solar nu este direct accesibila ci lasa doar o banda luminoasa in lungul spectrului si focalizarea se face cu multa atentie pe baza interpretarilor anumitor detalii (spectru cat mai clar, dungi transversale clare si banda luminoasa cu margini cat mai clare).

Un motiv pentru care am facut aceste modificari de proportii la SHG 80mm a fost si luminozitatea mica ca urmare a dispersiei spectrale destul de mari, desi rezolutia spectrala era mare. Dispersia spectrala depinde si de focala obiectivului lunetei analizoare (unde se monteaza camera sau ocularul de vizare) , nu doar de reteaua de difractie folosita (nr. de linii pe mm), asadar cu cat focala lunetei analizoare este mai mre cu atat dispersia spectrala este am mare si cu atat mai mult imprastie lumina difractata de reteaua de difractie. Asa ca am trecut de la 700mm la doar 200mm, respectiv de la o dispersie 0,009 angstromi/pixel, la o dispersie de 0,032 angstromi/pixel (raportat la camera ASI178 cu pixeli de 2,4 microni) , in favoarea unei luminozitati mai mari si implicit a unui SNR mai bun, cu zgomot mai redus in imaginile obtinute. Zgomotul mare poate altera serios contrastul si claritatea detaliilor in imagini, acesta este motivul pentru care am ales o dispersie spectrala mai mica dar luminozitate mai mare a instrumentului.
Si un alt motiv pentru trecerea de la schema Littrow (in care colimatorul servea si ca luneta analizoare) la schema optica de SHG clasic cu colimator si luneta analizoare separate a fost ca schema Littrow nu este potrivita la focale scurte din pricina astigmatismului mai mare, ce apare la obiective cu focala scurta si raport focal scurt cum este cel de binoclu utilizat la luneta analizoare in noua varianta de SHG 80mm.
In plus, schema Littrow prezenta un dezavantaj major specific: o parte din lumina provenita dinspre fanta ,ce trece prin colimator spre reteaua de difractie, se reflecta pe sticla obiectivului colimatorului si cum acesta serveste si ca luneta analizoare acea lumina parazita alba ajungea spre camera impreuna cu lumina utila dispre reteaua de difractie, alterand contrastul spetrului, repsectiv a imaginilor obtinute. Iar pentru rezolvarea acestei probleme era necesara o metoda specifica, obturarea acelei reflexii cu o bulina lipita pe centrul obiectivului colimatorului.
La varianta cu schema optica clasica de SHG aceste reflexii parazite de lumina alba nu exista iar contrastul spectrului si a imaginilor obtinute este mai mare (doar pe reteaua de difractie mai poate aparea o reflexie difuza daca aceasta are suprafata murdara de praf, dar in orice caz, acesta reflexie pe suprafata retelei este mult mai redusa decat reflexia parazita in cazul schemei optice Littrow).
In cazul de fata insa ,reteaua de 1800l/mm utilizata in noua varianta a SHG de 80mm prezinta o pelicula albastra-verzuie ce imprastie un pic cam mult lumina incidenta si reduce reflectivitatea la lungimi de unda mai scurte, in zona albastra si mai ales in UV reflectivitatea retelei de difractie scade mult in comparatie cu cea din zona galbena si mai ales rosie a spectrului ,unde este mult mai buna. Ca atare si spectrul devine tot mai palid spre albastru , foarte palid in UV si mai luminos si contrastant spre rosu. Nu stiu daca acea pelicula este vreun strat de oxid dar suprafata retelei are o portiune unde a fost deja curatat de acel strat si unde comportamentul in UV este mult mi bun decat pe restul suprafetei acoperite cu acea pelicula stranie. Asa am si primit reteaua, cu o portiune curatata de acea pelicula si nu stiu ce solutie de curatare in totaliate a acelei pelicule ar exista. Ca dovada ,imaginea in H-beta bruta din cele prezentate mai jos, a iesit mai stearsa decat imaginile in H-alpha, care au iesit mai contrastante si mai bune.

Noua varianta a SHG de 80mm a fost finalizata pe la jumatatea lunii Martie insa din pricina vremii nefavorabile am reusit sa o testez abia alaltaieri la Soare. Au mai fost necesare niste reglaje si colimari la fata locului, folosind lumina solara apoi am trecut la scanat Soarele.
Dupa ce am facut cateva scanari pe discul solar si am prelucrat o parte din scanari, primele imagini obtinute in banda ingusta la Soare m-au impresionat mult, cat de clare si detaliate au iesit, si cu zgomot mult mai redus, asadar noua varianta a SHG a trecut aproape cu bio testele. Mai prezinta totusi o vignetare asimetrica in imaginile brute si banuiesc ca ar fi necesare niste corectii si reglaje, o colimare mai precisa a intregului ansamblu optic, dar cu toate astea instrumentul e deja pe drumul cel bun.

[tudor]

Iulian, ce sa zic, ai toată admirația mea!

[iulian90]

Multumesc Tudor.

Ieri am mai lucrat la noul instrument si am reusit sa corectez acea vignetare asimetrica, se pare ca era de la lentila de camp care nu era perfect colimata. Acum spectrul este uniform iluminat conform testelor la lampa fluorescenta dar la Soare se va vedea mai bine comportamentul instrumentului. Abia astept o mica fereastra de cer senin macar, daca nu chiar o zi senina, sa fac scanari la Soare cu noul SHG de 80mm, mai ales ca s-au inmultit regiunile active pe discul solar din ce observ pe SolarMonitor.

[Erwin]

Felicitari, Iulian! Cer senin nu va fi in urmatoarele zile, poate spre sfarsitul saptamanii. Avem o regiune activa noua care a dat eruptie X1.4 si CME cu o posibila componenta spre Pamant. Este cea pe care am observat-o la limb saptamana trecuta. Activitatea si-a revenit dupa luni intregi de stagnare la nivelul C cu ocazionale eruptii M.

[Mircea Pteancu]

Iulian

Toata admiratia si din partea mea, sa folosesti sanatos si cu spor noul instrument !

Cer senin, Mircea

[iulian90]

Multumesc tuturor pentru felicitari.
@Erwin. Da, acea regiune de pe limb care a produs acea eruptie pe data de 26 martie, am constatat ca este AR 4405, comparand imagini de pe Solarmonitor si imaginile din scanarile realizate de mine in acea zi.
Am obserat ca au aparut numeroase regiuni insa vremea asta e tare zgarcita, nu am mai reusit sa observ Soarele de pe 26 martie si nu se intrevede vreo imbunatatire a vremii pentru saptamana asta.

[iulian90]

Salutare tuturor

In ultima vreme am luat o pauza de la observatiile solare pentru ca spectroheliograful de 80mmm a trecut printr-o serie de modificari si teste ,avand ca obiectiv imbunatatirea opticii, mecanicii si in final imbunatatirea imaginilor obtinute cu acest instrument.

Fanta clasica confectionata din 2 lame de ascutit creioane, a acestui instrument am inlocuit-o cu un nou tip de fanta, obtinuta printrun nou procedeu: zgarierea controlata a suprafetei aluminizate a unei oglinzi cu un obiect ascutit (lama de cutter sau si mai bine ,lama de barbierit, ori un ac),ghidat cu o rigla. Oglinda nu este una una obisnuita, nici secundara, nici de diagonala, ci a fost procurata dintr-o piesa provenita dintr-un sistem optic, piesa adusa de Erwin, cand a mai trecut pe la mine. Avea o fata aluminizata si una clara, nematuita, ceea ce mi-a permis sa o folosesc pentru confectionarea noului tip de fanta, si are o grosime mica, in jur de 3mm.

De fapt am facut mai multe fante, din mai multe incercari, pana ce am obtinut doua fante de calitate, una de 18 microni (masurata prin metoda cu laserul), obtinuta prin zgarierea suprafetei unei bucati de oglina cu o lama de cutter si una de 9 microni, obtinuta prin zgarierea altei bucati de oglinda cu o lama de barbierit care e mai fina.
Din oglinda respectiva ,care avea o dimensiune de 50x50mm, am taiat mai multe bucati cu diamantul apoi pe fiecare bucata am pus rigla si am trasat cu lama fanta pe suprafata aluminizata, cu atentie, fara sa ma apas deloc ca sa nu zgarii si sticla ci numai stratul de aluminiu al oglinzii si cu o miscare rapida, pentru a obtine o fanta cat mai fina si dreapta.
Am controlat cu o lupa puternica fanta obtinuta astfel si nu prezenta rugazitati, in schimb suprafata oglinzii prezenta mai multe zgarieturi aleatorii si puncte microscopice prin care trecea lumina in stratul de aluminiu, asa ca a trebuit sa fiu atent pe unde trasez fanta. De altfel la constructia finala a fantei am mascat restul suprafetei bucatii de oglinda, lasand doar un spatiu ingust in zona fantei, unde nu se vad alte zgarieturi sau puncte.
Asa am obtinut noul tip de fanta pe suport de sticla, ce se aseamana cu fantele utilizate pe spectroheliografele Sol'Ex sau ML Astro SHG700, care insa sunt obtinute printr-un alt procedeu, prin fotogravura cu laser.

Prima fanta pe suport de sticla a fost cea de 18mm, pe care am montat-o in locul fantei clasice pe SHG-ul de 80mm si am obtinut imagini mai detaliate (dar mai intunecoase is mai zgomotoase) ale suprafetei solare in banda ingusta, insa fanta a fost montata cu fata aluminizata spre telescop si fata nealuminzata spre partea de spectroscop si cum fata respectiva nu are strat antireflex au aparut reflexii interne intre fata aluminizata si fata nealuminizata ,ce au generat imagini fantoma ale fantei, ce au creat intereferente si respectiv franje de interferenta in spectrul solar, vizibile pe fondul continuu al spectrului, dintre liniile spectrale, asa ca am montat fanta invers, cu fata aluminzata spre partea de spectroscop a instrumentului si astfel am scapat de problema cu imagini fantoma ale fantei si interferente, spectrul fiind acum curat, fara franje de interferenta. In plus am acoperit partial fanta cu folie de aliminiu si suportul pe care este fixata (rama de filtru 1.25") ca sa nu se incalzeasca sub actiunea luminii solare concentrate in focarul instrumentului.

Si in final am dorit sa fac in asa fel incat incapa intreg discul solar pe senzorul camerei, intrucat inainte instrumentul functiona la o focala efectiva prea mare, ceea ce insemna ca discul solar nu incapea in intregime pe senzorul camerei si eram nevoit sa fac mai multe scanari pentru a alcatui un mozaic cu intregul disc solar si asta insemna mai mult timp petrecut la achizitia de scanari, mai multa memorie ocupata pe laptop, cu o gramada de scanari pentru fiecare linie spectrala in parte (cate 3-4 scanari pentru a obtine discul solar intreg), plus mult timp pierdut la procesarea mai multor scanari si imagini care prezentau deformari si gradienti ce imi dadeau batati de cap la alcatuirea mozaicului cu discul solar intreg.
Din cauza acestor probleme si a timpului lung necesar la procesare am ramas in urma cu procesarea mai multor serii de scanari si imagini, uneori imi lua si 4 ore numai la prcesarea scanarilor in H-alpha, nu mai zic de alte linii, din cauza deformarilor imaginilor cu fasii din discul solar ce urmau sa alcatuiasca mozaicul cu discul intreg, plus gradientii, care uneori imi puneau mari dificultati in a-i elimina.

Am facut niste calcule si incercari si in final am ajuns in a face niste modificari in traseul optic al instrumentului si astfel: am eliminat barlow-ul din diagonala mica care era dispusa in fata fantei (barlow ce marea focala lunetei de 80mm, producand o imagine a discului solar cu diametrul de circa 25mm in focar, pe fanta si care era micsorat pe partea de spectroscop la circa 15mm la nivelul senzorului camerei, ce are maxim 7,4mm pe latura cea mare) si l-am mutat la iesire, in fata camerei, unde mareste focala efectiva a obiectivului camerei, de la 200mm la aproape 300mm, plus ca ofera si o corectie mai buna a planului focal, eliminand curbura de camp, marind putin si dispersia spectrala a instrumentului si totodata reducand vignetarea. Apropo, legat de vignetare, inainte instrumentul avea si o lentila de camp (acromat cu focala de 100mm, f/4) in spatele fantei clasice care elimina vignetarea, la noua fanta am eliminat lentila de camp intrucat mai multa vignetare producea in conditiile in care am eliminat barlow-ul din fata fantei.

Astfel cu noul aranjament optic ,imaginea discului solar proiectata pe noua fanta are numai 8,33mm, (in loc de 25mm cat avea inainte) obtinuta la focala nativa a lunetei de 80/900mm din componenta SHG80mm, fiind micsorata la 6,4mm ca urmare a raportului dintre focala colimatorului si focala obiectivului camerei (cu tot cu barlow) de pe partea de spectroscop a instrumentului, de 0,769x, iar un diametru de 6,4mm al imaginii discului solar pentru senzorul camerei, cu latura mare de 7,4mm, e numai potrivit in modul Bin1, la un pixel size de 2,4 microni, obtinand o rezolutie spatiala teoretica de 0,71"/pixel. In practica rezolutia unui spectroheliograf este de regula mai mica decat rezolutia optica telescopului pe care este montat si este data de formula:

R[arc-sec] = (w/d) x 2000

unde w este latimea fantei in mm si d diametrul imaginii discului solar proiectata pe fanta, in mm

Iar in cazul SG-ului de 80mm in noua configuratie optica ,rezolutia spatiala a intregului SHG este de circa 2", in timp ce rezolutia optica a lunetei de 80mm a instrumentului este 1,5", deci rezolutia finala a SHG 80mm este destul de apropiata de cea a lunetei din componenta sa, adica destul de convenabila in conditiile in care acum obtin o imagine cu intreg discul solar la o singura scanare.

In vechea configuratie a SHG 80mm, cu fanta clasica care avea o latime destul de mare, de 35 microni, rezolutia intregului SHG era de 3" deci ceva mai proasta decat in noua configuratie.

Acum in noua configuratie optica si cu un nou tip de fanta, sunt multumit de rezultatele obtinute cu SHG-ul de 80mm, mai ales ca acum imi este mai usor si la achizitia de scanari ,cat mai ales la procesarea lor. Mai jos prezint catea poze cu instrumentul in noua configuratie cu noua fanta , plus cateva imagini brute obtinute pe diverse linii spectrale (acum imi e drag sa scanaez Soarele pe mai multe lungimi de unda, pentru ca nu mai e nevoie sa fac o gramada de scanari pentru fiecare lungime de unda , ci doar cate una-doua, in functie si de seeing).

[tudor]

Felicitări pentru îmbunătățirile continue aduse instrumentelor tale!

[Erwin]

Bravo, Iulian!

Apar ceva linii ici-colo pe imagini, atât pe disc cât și pe lângă. De la ce sunt?

Pe de altă parte au dispărut zimții/problemele de aliniere la construcția imaginii, detaliile nu mai sunt întrerupte.

Felicitări pentru rezultate. Păcat că Soarele parcă vrea să se retragă mai repede în acest ciclu...

[iulian90]

Multumesc tuturor pentru felicitari.

@Erwin. Acele linii de pe discul solar sunt dungi transversale pe care softul JSolex nu le-a putut elimina in totalitate in procesul de reconstructie a imaginilor din scanari. Sunt produse de particule de praf de pe fanta.

Am calculat dispersia spectrala a instrumentului ,pentru cele trei linii spectrale importante, H-alpha, H-beta si Ca-K, apoi am facut o medie si mi-a dat pentru dispersia spectrala o valoare de 19,13 Angstromi /mm sau 0,046 Angstromi /pixel pentru camera ASI178MM cu pixeli de 2,4 microni, deci mai mare decat inainte (0,065 A /px), ceea ce este bun.

Intr-adevar, activitatea solara a scazut destul de mult in ultima vreme, dar mai sunt si surprize din ce am vazut, cateodata se mai formeaza cate o regiune mai mare si dezvoltata, ce aduce aminte de perioada maximului de activitate solara de acum doi-trei ani. Deocamdata vremea s-a stricat dar vor urma si zile mai senine saptamana asta, conform prognozei, iar pe discul solar au aparut noi regiuni, din ce observ pe SolarMonitor .

[Mircea Pteancu]

Felicitari Iulian pentru progresele excelente pe care le faci in aceasta directie de frumoasa traditie !

In analele Constructiei Telescoapelor de Amator / CTA (ATM pentru romglezi), Vladimir Boico a fost primul care a construit un coronoscop, fara precizarea anului in "Note si observatii astronomice", Matei Alexescu, 1959.
Dar despre spectroscopul de protuberante se precizeaza ( pag. 26) ca primul a fost construit pentru Observatorul Urseanu in 1951, folosind numai componente extrase dintr-un binoclu. Si, apoi, unul mai perfectionat pentru Observatorul Academiei. Matei Alexescu a adus perfectionari spectroscopului. Rezultatele au fost publicate intr-o brosura a Academiei URSS si in revista l'Astronomie a SAF.
Cu ocazia Simpozioanelor de la Arad din anii '89 - '91, Vladimir Boico mi-a trimis un exemplar din brosura publicata de editura Nauka in 1966, atasez coperta.

In lucrarea mea ''Constructia telescoapelor de amator in Romania - inceputurile'', prezentata Sambata 19 Septembrie la Conferinta SRPAC, am ajuns pana la, si inclusiv, activitatea lui Vladimir Boico.
Dar musai trebuie si tu sa-ti publici rezultatele.

Spor la construit si observat, Mircea

[iulian90]

Multumesc frumos dl. Pteancu.

Interesant spectroscopul de protuberante construit pentru Observatorul Urseanu. Cel mai probabil au fost folosite toate cele 4 prisme ale binoclului si au fost dispuse in tandem pentru a mari cat mai mult dispersia spectrala, dar si cele 2 obiective, unul ca colimator, cealalalt ca analizor pentru vizualizarea spectrului produs de prisme. Plus o fanta cu latime mai mare pentru vizualizarea protuberantelor solare.