Forum der Vereinigung der Sternfreunde

---Ursprüngliche Nachricht---
Von: "Michael K." <Familie-Klute-RE Betreff: Selbstbau eines Littrowspektrographen Datum: 07. Aug 2008 00:01
Hallo Herr Pollmann,
vielen Dank für ihre freundliche Antwort. Ich habe nun einen Account im Onlineforum erstellt und beabsichtige meine Fragen dort vorzustellen.
Nochmals Danke und Viele Grüße,
Michael Klute.
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Lieber Herr Klute,
als neuester Teilnehmer in unserem online-Forum (ich habe Sie soeben freigeschaltet) darf ich Sie nun auch hier offiziell begrüßen und herzlich willkommen heißen.
Ich hoffe sehr, dass Ihnen bei Ihren aktuellen Fragen (Selbstbau eines Littrow-Spektrographen) von den entsprechend kompententen Teilnehmern des Forums geholfen wird.

Beste Grüße und viel Vergnügen in unserem Forum der VdS-Fachgruppe Spektroskopie, Ihr
Ernst Pollmann

PS:
Am 8.11.2008 findet der in 2007 begonnene „Einsteigerkurs in die Astrospektroskopie“ in der Starkenburg-Sternwarte Heppenheim seine Fortsetzung. Beginn: 10:00 Uhr.
Geplante Themen werden u.a. sein:
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• Kurze Wiederholung des ersten Kurses, eingehen auf Fragen und Probleme
• Auswertung eines Kontinuums
• Was kann man alles aus einem Kontinuum "lesen"?
• Evtl. praktische Hinweise bezüglich Hantieren des Spektrographen am Teleskop

Aber auch auf andere, weitere Fragestellungen aus dem Teilnehmerkreis soll/kann eingegangen werden.
Die Moderation des Kurses wird diesmal nicht von Dr. Lothar Schanne und vermutlich auch nicht von Günter Gebhard übernommen, sondern von mir.
Bei Interesse zur Teilnahme senden Sie mir bitte eine kurze Bestätigung zu, und wenn Sie möchten, eventuell auch eine Themenanregung aus Ihrer Sicht.

Vielleicht sind Sie auch interessiert, daran teilzunehmen!!

Hallo Liebe Astrofreunde,

Ich möchte zunächst noch einmal an alle Mitglieder ein freundliches Hallo richten und hoffe mich konstruktiv am Forumsgeschehen beteiligen zu können.


Momentan plane Ich einen Littrowspektrografen selbst zu bauen und bin bei vielen Details der Planung noch unschlüssig. Ich möchte die Grundidee, sowie die wichtigsten Fragen vorstellen, die mich beschäftigen.

Angestrebte Bauweise: Littrowspektrograf mit Spalt
Optik: f/4,8 10" Newton (geguidet)
Aufnahmekamera: 10mm CCD und/oder EOS 350D
Zu beobachtene Objekte: Sterne, flächige Objekte.

Idee:
Der Spektrograf (Littrow-Bauweise) soll eine hohe Auflösung von 0,1nm haben, um zB. Radialgeschwindigkeiten von Doppelsternen erfassen zu können, gleichzeitig aber im Bereich von 400nm bis 700nm arbeiten können. Damit soll der Einsatzbereich möglichst breit sein

-> Sind diese Zielsetzungen realistisch und Sinnvoll unter Amateurgesichtspunkten ?

Um beide Anforderungen zu vereinen möchte ich die Spektren abschnittsweise aufnehmen können mit einem etwa 50nm breiten Spektralabschnitt der pro Aufnahme.

-> Ich frage mich, ob es überhaupt möglich ist bei einem Littrow-Spektrographen innerhalb "einiger vertretbarer Handgriffe" den beobachteten Bereich von z.B. 500-550nm auf 550-600nm umzustellen und das auch in gesamten Bereich von 400 bis 700 nm klappt ?

Ich habe an die Verwendung eines Blazegitters gedacht, um die Intensität auf die Beugung 1. Ordnung zu konzentrieren. Im Zusammenhang mit diesen Gittern habe ich gelesen, dass diese nur für eine bestimmte Wellenlängen optimiert sind.

->In wie weit steht dies dem Ziel entgegen den Bereich von 400 bis 700nm abzudecken ? Bzw. ist es überhaupt sinnvoll ein Blazegitter zu verwenden ?


Vielen Dank im Voraus für eure Hilfe.

Viele Grüße Michael Klute.

Hallo Michael,

ich selbst habe was den Selbstbau eines Littrowspektrographen anbelangt keine praktischen Erfahrungen, dennoch kann ich dir vielleicht ein paar Hinweise geben:
Dies erreichst du ja durch einfaches Kippen des Spiegels. Dies dürfte konstruktiv kein so großes Problem sein.
Hierzu ein Zitat aus der Produktseite von Newport http://www.newport.com/Mechanisch-getei ... talog.aspx :
"Die für Littrow-Anordnung erster Ordnung konzipierten mechanisch geteilten Plan-Reflexionsgitter von Newport werden für spezifische Wellenlängen geblazed und haben bei diesen Wellenlängen hohe Effizienz. Mechanisch geteilte Beugungsgitter sind die in spektroskopischen Instrumenten meist verwendeten Gitter. Sie werden besonders in Systemen mit hoher Auflösung eingesetzt"
Meinem Diffraction Grating Handbook von Richardson kann ich entnehmen, dass für Blazewinkel von etwa 10 bis 38° der Wellenlängenbereich mit einer Effizienz größer 50% von etwa 0,7 bis 2 der geblazten Wellenlänge beträgt. Bei einem Gitter, dass bei 500nm optimiert ist, sollte also dein gewünschter Bereich ganz gut abgedeckt sein.

Gruß
Roland

Hallo Roland,

danke für deine Antwort, das hat mich einen Schritt weiter gebracht.

Dann sollte ich mit einem Gitter mit g/mm = 1800, (500 oder 400)nm optimierte Wellenlänge, Fläche = (50*50)mm², sowie einer 200mm Kollimator-/Abbildungsoptik richtig bedient sein.

Gruß,
Michael.

Ich möchte noch eine Frage zu den obrigen anschließen, die sich neu ergeben hat:

Die Berechnung mittels Simspec hat ergeben, dass die minimale Gitterabmessung über 50mm liegen müssen: Etwa 55mm.

Bisher habe ich nur Gitter mit der Abmessung 50mm*50mm gefunden.

->Welche Auswirkung hat es, wenn die Gitterabmessungen unter den minimalen Angaben von Simspec liegen ? In diesem Fall etwa 10% kleiner.

-> Sind auch Gitter (g/mm ~1800) erhältlich mit 60-70mm Kantenlänge ?

Gruß,
Michael.

Hi
Wie du weißt baue ich im moment ja einen Spaltlittrow.
Bei dir ist mir noch aufgefallen, das F#4,8 vermutlich schwierig wird, da das Seeingscheibchen relativ klein sein wird ( bei 4" nach Simspec 23,3um) und der Spalt muss ja noch etwas kleiner sein, da der Stern ja nicht komplett in ihm verschwinden darf...da wäre spaltlos realistischer(denke ich zumindestens), dann gingen Flächige Objekte aber nicht mehr.
Durch ein zu kleines Gitter verliert man Licht und Auflößung.
Gitter größer als 50x50mm sind soweit ich weiß relativ teuer.

Grüße
Thomas

Ich möchte noch eine Frage in die Runde stellen:

Kann ich durch die Verwendung einer 2x Barlow (ED oder Apo) aus meinem f/4,8 ein f/10 "machen", um so ein größeres Seeingscheibchen ( Spaltbreite muss nicht so groß sein) und eine kleinere erforderliche Gitterlänge zu erhalten ? Wäre Auflösungsverlust zu befürchten ?

Gruß,
Michael.

Hallo Michael
Ja kannst Du. Da ich mich schon mal mit Barlows intensiv beschäftigt habe hier mein Favorit:

TMB ED Barlow Linse 1.8x (APM-Telescopes)

Durch den Einsatz einer Barlow liegt der Fokus Deines Teleskops weiter
außen. Dies solltest Du unbedingt beachten wenn Du Deinen Spek konstruierst. Je näher Dein Spek am Teleskop liegt, desto besser ist das für die Mechanik, desto weniger Durchbiegungen enstehen, desto stabiler ist Dein System.

Also: Schwerpunkt Spek --> nahe am Okukarauszug!!!

Weiter gehts, ... diese von mir genannte Barlow verschafft Deinem Teleskop ein Öffnungsverhältnis oder eine Blende von ca. f/8,5. Dadurch wird der Öffnungskegel des Lichtbündels wesentlich kleiner. Dies hat zur Folge, daß Dein kollimiertes Bündel, welches vom Kollimator ausgehend auf das Beugungsgitter trifft, einen geringeren Durchmesser hat.

Die maximale Auflösung hinsichtlich der Ausleuchtung erreichst Du wenn das Bündel Dein Gitter ziemlich gut ausleuchtet. Ist das Bündel signifikant kleiner verlierst Du letztendlich Auflösung. Übrigens hängt die Auflösung noch von anderen Faktoren ab, z.B auch der Spaltbreite.

Viele Grüße

Tobias

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Dein Projekt. Mach es fertig, bevor es Dich fertig macht!

Hallo Tobias,

aus mechanischen Gründen stellt für mich die Barlow "Plan B" dar.

Momentan gibt Simpspec für 700nm (die größte Wellenlänge, die ich beobachten möchte) eine minimale Gitterabmessung von 54mm vor.

Kannst du einschätzen mit welchen Einbußen ich zu rechnen hätte, wenn ich trotzdem ein 50mm Gitter verwende ?

Gruß,
Michael.

Hallo Michael,
Kannst Du nicht an den Parametern Kamera/Kollimator drehen, geht das gar nichts mehr? Wieviel Prozent Du verlierst kann man ja eigentlich über die Fläche bestimmen.

Normalerweise sind die Gitter auf 50x50mm geritzt, das Substrat selbst ist aber meistens ein bisschen größer (wurde mir mal sogesagt). Bei meinem kleinen Gitter ist es tatsächlich so. Ein Rand von ca. 2mm ist nicht geritzt aber trotzdem beschichtet. Was passiert also wenn Licht auf das verspiegelte Substrat tritt, es kommt zu Reflexionen, und die können durchaus störend sein.

Sinnvoll ist es auf jeden Fall einen Spektrographen zu konstruieren bei dem kein Licht verloren geht. Das bisschen Licht was nacher auf den CCD trifft sollte man so effizient wie möglich durch den Spek schleußen.

Mein Spek ist z.B. auf f/5 optimiert, ohne Lichtverluste ohne Barlow aber mit optimalen Eigenschaften und bestmöglicher Effizienz!

Gibt es schon ein Konzept und oder erste Konstruktionsvorschläge, einfach mal reinposten wenn was da ist dann sieht man weiter! Thomas Bergmann kann Dir sicher noch mehr Tips geben!

Gruß Tobias

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Dein Projekt. Mach es fertig, bevor es Dich fertig macht!

Hallo Tobias,

ich habe mir bereits mehrere Konfigurationen überlegt. Die wichtigste Randbedingung ist, dass das Gitter 50mm nicht übersteigt.

1. Möglichkeit
Teleskop: 250/1200
Gitter: g/mm 1800
Minimale Größe bei 700nm: 54mm !
Auflösung: 0,6A
Kolli/Objektiv: 50/200


2. Möglichkeit
Teleskop: 250/2100 (mit Barlow)
Gitter: g/mm 2400
Minimale Größe bei 700nm: 44mm
Auflösung: 0,5A
Kolli/Objektiv: 50/200

3. Möglichkeit
Teleskop: 250/1200
Gitter: g/mm 1800
Minimale Größe bei 700nm: 47mm
Auflösung: 0,7A
Kolli/Objektiv: 50/175

Es würde mich freuen, wenn du mir ein kurzes Feedback zu den Varianten geben könntest.

Gruß,
Michael.

Ps. Könntest du mir die Daten deines F/5 Speks bitte nennen. Wäre in jedem Fall interessant, da ich auch einen F/4,8 Aufbau verwende.

Hallo Michael,

am Auszug eines Newtons kann man keinen großen Gewichte anhängen. Deshalb sollte dein Spek möglichst kompakt und leicht sein. Das ist ein sehr wichtiges Kriterium!!! Also möglichst kurze Brennweite des Kollimators. Dann wird der Spek automatisch kompakt.

Z.B. scheint mir was in folgender Konstellation sinnvoll:
135 mm Kolli und 2400 er Gitter in Littrow-Design >>>> 46 mm Gitter, R=11.000, 0.6 A Auflösung bei 4" seeing, 0,17 A/9umPix.
Bei Verwendung von 1800 er Gitter: R=6400, 1 A Auflösung.0,3 A/9umPix.

Würde das mit herausnehmbaren Spalt konstruieren. Sinnvolle Spaltbreite = 20 um. So kannst du spaltlos (ohne Lichtverlust) und mit Spalt arbeiten (definierte Auflösung).

Um spaltlos auch guiden zu können, würde ich einen Strahlenteiler 1:10 vor den Fokus bauen. So kannst du 10% des Sternlichts in 90° herausführen und damit autoguiden.

Sicher gibt es noch viele Details zu klären. Rechne dir das mit simspec mal durch.

_________________
Herzliche Grüße / best regards

Lothar

https://lotharschanne.wordpress.com/

Hallo Lothar,

dein Vorschlag gefällt mir .

Ich habe nochmal etwas mit SIMSPEC rumgerechnet. Bei einer Kollibrennweite von 125mm klappt die Randbedingung Gitter<50mm bei 700nm. Bei dem knappen Öffnungsverhältnis von 4,8 muss wahrscheinlich auch ein gut korrigierter Kolli her (ED ?). Wenigstens würde ich mir die Barlow sparen.


Die Gewichtsfrage habe ich noch nicht wirklich bedacht, aber mit einem so kleinen Kollimator bekommt man das hoffentlich in den Griff.

Guiding würde ich über ein Leitrohr laufen lassen.

Muss man zwangsläufig auf den Spalt guiden, wenn man einen solchen verwendet ? Theoretisch würde es doch auch Leitrohrguiding tun, vorausgesetzt man schafft es Verschiebungen zwischen Spec und Leitrohr auszuschließen ?

Viele Grüße,
Michael.

Hallo Michael,

sorry wenn ich mich einmische
Eigentlich nicht, da Du ja eh Dein Spektrum Abschnittsweise aufzeichnest ist Dein Licht was hinten auf die CCD fällt nahezu monochromatisch. Es gibt aber auch Unterschiede zwischen den einzelnen Glassorten. Bei Thorlabs kann man sich zu jedem Achromaten die Spezifikationen wie Farblängsfehlerkurven anschauen. Hier erkennt man deutlich die Unterschiede. Die Farblängsfehlerkurven beschreiben die Abweichung des Brennpunkts meist in µm über einen bestimmten Wellelängenbereich. Diese Kurven kannst Du Dir z.B. für zumindest fast alle Thorlabs Achromaten downloaden.


Zum Guiding per Leitrohr kann ich nichts dazu beitragen. Müßte sicher gehen, aber wie willst Du überhaupt feststellen ob der Fokus Deines Teleskops exakt zwischen den Spaltbacken hängt? Sofern alles perfekt justiert ist kannst Du mit Deiner angepriesenen Methode gut nachführen aber wie ist Deine Strategie wenn sich während der Beobachtungsphase irgendwas im Teleskop leicht verkippt, verzieht, zusammenzieht, auseinanderquillt zerbeult verknäult oder was auch immer, kannst Du dann immer noch für eine perfekte Fokuslage garantieren?
Ich glaube nicht, daß Dir das was bringt. Mein System ist ein bisschen komplexer und kein Littrow!

Grüße
Tobias

_________________
Dein Projekt. Mach es fertig, bevor es Dich fertig macht!

sorry wenn ich mich einmische

-> Immer gerne, mit jedem Post lerne ich etwas mehr dazu

Eigentlich nicht, da Du ja eh Dein Spektrum Abschnittsweise aufzeichnest ist Dein Licht was hinten auf die CCD fällt nahezu monochromatisch. Es gibt aber auch Unterschiede zwischen den einzelnen Glassorten. Bei Thorlabs kann man sich zu jedem Achromaten die Spezifikationen wie Farblängsfehlerkurven anschauen. Hier erkennt man deutlich die Unterschiede. Die Farblängsfehlerkurven beschreiben die Abweichung des Brennpunkts meist in µm über einen bestimmten Wellelängenbereich. Diese Kurven kannst Du Dir z.B. für zumindest fast alle Thorlabs Achromaten downloaden.

-> Wenn es auch ein Achromat tut, freut mich dass. Auf eine gute Feldkorrektur muss ich bei 10mm CCD Breite wahrscheinlich nicht so achten. Dann kommt es wohl hauptsächlich darauf eine passende Optik zu finden, mal schauen was Thorlabs hat.

Zum Guiding per Leitrohr kann ich nichts dazu beitragen. Müßte sicher gehen, aber wie willst Du überhaupt feststellen ob der Fokus Deines Teleskops exakt zwischen den Spaltbacken hängt? Sofern alles perfekt justiert ist kannst Du mit Deiner angepriesenen Methode gut nachführen aber wie ist Deine Strategie wenn sich während der Beobachtungsphase irgendwas im Teleskop leicht verkippt, verzieht, zusammenzieht, auseinanderquillt zerbeult verknäult oder was auch immer, kannst Du dann immer noch für eine perfekte Fokuslage garantieren?

-> Das wäre dann wahrscheinlich der springende und kritische Punkt: Genauigkeit, sowie Dauer der Belichtung.


Gruß,
Michael.

"Michael Klute" schrieb:

Guiding würde ich über ein Leitrohr laufen lassen.

...hallo Michael,
diese Arbeitsweise funktioniert bei mir prächtig:
am C14 der Spaltspektrograph (Spaltweite 35µ) und auf der anderen Seite der Montierung eine 20cm SC-Flat-Field-Camera (Lichtenknecker) mit Webkamera zur Nachführung (siehe Bild im Anhang)


Muss man zwangsläufig auf den Spalt guiden, wenn man einen solchen verwendet ?

...nein, muss man nicht! Wenn die Präzision der Nachführung es erlaubt, geht´s genau so gut wie oben beschrieben.

Beste Grüße,
Ernst

"Michael Klute" schrieb:


Müßte sicher gehen, aber wie willst Du überhaupt feststellen ob der Fokus Deines Teleskops exakt zwischen den Spaltbacken hängt? Sofern alles perfekt justiert ist kannst Du mit Deiner angepriesenen Methode gut nachführen aber wie ist Deine Strategie wenn sich während der Beobachtungsphase irgendwas im Teleskop leicht verkippt, verzieht, zusammenzieht, auseinanderquillt zerbeult verknäult oder was auch immer, kannst Du dann immer noch für eine perfekte Fokuslage garantieren?

...in meinem Spektrographen habe ich hinter dem Kollimator einen großflächigen Klappspiegel aus 0.5 mm hochpoliertem Stahlblech montiert.
Damit ist zu jedem "fraglichen" Augenblick die Situation am Spalt über ein kleines Kontrollfernrohr (siehe Abbildung die ich Michael geschickt hatte) nachprüfbar/kontrollierbar.

Ernst