Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo zusammen,

da ich neu in diesem Forum bin und dies mein erster Beitrag ist, möchte ich mich kurz vorstellen:
Ich heiße Markus und widme mich schon länger der Astronomie und der Astrofotografie. Da ich zur Abwechslung auch mal was sinnvolles machen möchte, habe ich mich jetzt mal der Spektroskopie zugewendet. Ich habe schon so viel wie möglich darüber gelesen, um mir die nötige Theorie anzueignen, aber die zugänglichen Informationen sind leider rar. Daher werde ich euch ab jetzt einfach öfters mit Fragen löchern...

Da ich außerdem gerne und bislang schon öfters erfolgreich optische Instrumente und Mechaniken gebastelt habe, und darüber hinaus auch zugriff auf allerlei Maschinen habe, bin ich nun seit ein paar Wochen dabei, mir einen Echelle-Spektrografen zu bauen. Für die theoretischen Fragen bin ich schon etwas länger mit Klaus Vollmann in Kontakt, der sich meiner angenommen hat und mir schon viel geholfen hat. Danke dafür auch an dieser Stelle!

Meine konkrete Frge an euch ist im Moment folgende:

Ich benötige für das geplante Spektrometer ein apochromatisches Kameraobjektiv mit ca. 300mm BW. Da ich allerdings die Erfahrung gemacht habe, dass nicht überall "apo" drin ist, wo "apo" drauf steht, würde ich gerne eure Erfahrungswerte nach einem geeigneten Objektiv abschöpfen, bevor ich mir 20 von den Dingern kaufe, und nur eines funktioniert...

Soweit einstweilen mal und Danke für eure Hilfe.

Grüße Markus

Hi,

Wenn das als Kameraobjektiv verwandt werden soll, muss man eine Angabe zur benötigten Lichtstärke haben, die muss bei diesen Anwendungen in der Regel ziemlich hoch sein. Bei f=300 dürften solche Objektive, falls diese überhaupt verfügbar sein sollten, extrem kostspielig sein.....

Berthold

Hallo Berthold,

Klaus hat bei seinen Berechnungen mit "simechelle" folgende Ergebnisse herausbekommen:

>>40 Mü Spalt
120mm Achromat als Kollimator
300mm Kamerabjektiv
Auflösung 14.000
Ein Echellegitter mit 25mm x 50mm (handelsübliche Maße) mit 31,6 Linien/mm, einer sogenanntenTheta-Konfiguration und einem Blazewinkel von 63,4° (=R2-Gitter für ca 250 € bei Thorlabs)
Du beobachtest in den Ordnungen 81 bis 140, also 59 Ordnungen !
Der CCD-Chip ist bei 2x2 Binning mit 11 x 13mm fast vollständig ausgenutzt !!
Wenn Du den Spalt variabel auslegst, kannst Du bei 20 Mü Spaltbreite und 1x1 Binning eine Auflösung von theoretisch 25.000 erreichen. Allerdings hängt das auch
von der Qualität des Objektives ab und müsste per Experiment ermittelt werden.<<

Ich persönlich bevorzuge Binning 1x1 und dem zur Folge einen 20um Spalt. Geplant ist das Ganze als direkt gekoppelter Spektrograph an meinem RC mit f/8. Über das benötigte Öffnungsverhältnis von dem Kameraobjektiv schreibt Klaus nichts, aber wenn ich mir die verwendete Größe der Bauteile ansehe, dann kann das nicht so eklatant hoch sein (eben so das für den Kollimator), oder?

Ich habe mir schon überlegt, ob nicht ein Objektiv eines Takahashi FS60 in Frage kommen könnte. Das hat aber 355mm BW und sicher kein ebenes Bildfeld...

Grüße Markus

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Hallo,

ich habe früher ein APO der Fa. Sigma (70 - 300 mm, 1:4 - 1:5,6)
verwendet.
Das ist gut von H-alpha bis CaII korrigiert.
Viele Grüße

Dieter

Hallo Dieter,

danke für den Tipp. Das scheint auch preislich interessant zu sein, obwohl es mir weniger auf´s Geld ankommt, als dass es gut farbkorrigiert ist und eine scharfe Abbildung hat...

Vielleicht gibt es auch noch weitere Erfahrungen mit anderen Objektiven?

Freue mich über jede Antwort!

Grüße Markus

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Hi

wenn Du direkt koppeln kannst und willst, dann wird die F-zahl des Objektivs nicht so sehr klein sein müssen.......ich sehe aber dann erhebliche Probleme mit Durchbiegung etc. insbesondere im Hinblick auf ein Objektiv mit 300 mm Brennweite und das Alles am Teleskop hängend.......... und bei R=14.000 oder mehr......aber gut, ich will Dich keinesfalls hier mal als Erstes desillusionieren....versuche es einfach mal, bin an Deinen Ergebnissen interessiert......ist aber sicher ein schwieriges Gebiet.

MfG
berthold

Hallo Berthold,

wieso gibt es den Thread jetzt zwei mal?

Nun, ich wollte zu erst ein fasergekoppeltes Spektrometer bauen, aus genau den von dir genannten Gründen. Aber Klaus meinte, dass durch die Faser sehr viel Licht verloren geht (und das ist, mal von der Sonne abgesehen, Mangelware ) und die optischen Komponenten aufgrund des schnelleren Öffnungsverhältnisses entsprechend groß und damit ekelhaft teuer werden. Das waren doch sehr stichhaltige Argumente, welche mich erst mal zur direkt gekoppelten Version tendieren ließen.

Ich bin aber durchaus an einer grundsätzlichen Pro und Contra Diskussion interessiert, vor allem da hier wohl alle mehr Erfahrung haben als ich. Noch ist nichts gebaut und somit noch alles überarbeitbar. Mit Desillusionierung hat das nichts zu tun. Ich hoffe aus deine Erfahrungen (und der der Anderen) zu lernen, also nur zu...

Grüße Markus

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Hallo Markus
Weil das Antworten per Mail manchmal nicht richtig klappt...

Hier ein Link zu dem meinigen direktgekoppelten Echelle:

http://hobbysternwarte-ploesen.de.tl/ESpekDiko.htm

In der entgültigen Version soll aber ein AR-beschichtetes Prisma als Cross-Disperser verwendet werden, welches ich schon habe aber noch einbauen und daher auch das Gehäuse ändern muss.

Gruß,
DS

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Daniel P. Sablowski

https://www.kunstmann.de/buch/axel_hack ... 42000/t-2/
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Hallo Markus,

die grössten Erfahrungen mit einem direkt gekoppeltem Echellesepktrographen in diesem Forum hat nach meiner Meinung Daniel Sablowski. Ich hatte auch mal versucht, das zu realisieren, hatte aber keinen Erfolg......

mfG

berthold

Hallo Daniel,

ich war gerade auf deiner Homepage, und habe mir deinen Echelle angesehen. Klasse Ding! So etwas in der Art schwebt mir auch vor. Ich habe gesehen, dass du das Objektiv selbst gemacht hast. Nachdem ich eben noch mal mit Klaus korrespondiert habe, meinte er, dass ich auch auf eine Kameraobjektivbrennweite von 150mm runter gehen könnte, bei 1x1 Binning. Dann bräuchte das Objektiv aber mindestens f/4,8.

Was meinst du, ließe sich solch ein Selbstbauobjektiv wie bei dir auch für meine Eckdaten realisieren (bei hinreichender Korrektur der CA und anderer Abbildungsfehler). Mein CCD-Chip ist folgender:

http://www.ast.cam.ac.uk/sites/default/ ... 201-20.pdf

Klaus hat weiterhin folgende Elemente berechnet (bei 1x1 Binning):

40 Mü Spalt
120mm Achromat als Kollimator
150mm Kameraobjektiv
Ein Echellegitter mit 25mm x 50mm (handelsübliche Maße) mit 31,6 Linien/mm, einer sogenanntenTheta-Konfiguration und einem Blazewinkel von 63,4° (=R2-Gitter für ca 250 € bei Thorlabs)

Wegen des Querzerlegers muss ich noch sehen. Ich habe mir mal einen Aufbau mit Reflexionsgitter als Querzerleger skizziert, weiß aber nicht, ob das so hin haut...

Würde mich über deine Hilfe freuen.

Grüße Markus

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Daniel, noch eine Frage:

Was bringt das Prisma als Querzerleger für Vorteile (mal von der höheren Transmission abgesehen)? So ein Prisma hat doch einen nichtlinearen Dispersionsverlauf. Macht das die Auswertung des Spektrums nicht unnötig kompliziert?

Grüße Markus

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Hi Markus,

einPrisma als Cross disperser hat eine bessere Effiziens als ein Gitter. Softwaremässig macht das keine besonderen Probleme. Midasaufgesetzte Reduktionsprogramme und auch ISIS (windowsbasiert)werden damit ohne Weiters fertig.

Berthold

Hallo Berthold,

ah, das ist interessant. Gut zu wissen, dann muss ich mich auch mal nach einem Prisma umsehen...

Grüße Markus

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Hallo Markus

Ja, das würde gehen. Ich habe schon eine Version, welche gerechnet und getestet ist, die diese Anforderungen erfüllt.

Prismen gibt es bei EO und auch Thorlabs und Qioptiq. Du solltest aber darauf achten, dass sie eine Antireflexbeschichtung haben und von dem Glas N-SF11 Abstand nehmen.

Gruß,
DS

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Hallo Daniel,

das hört sich gut an. Da ich sowohl bei EO als auch bei Thorlabs bestellen muss, kannst du mir vielleicht sagen, welche Linsen genau ich da ordern muss? Auf was sollte ich denn beim Prisma achten (Glassorte, Winkel, Größe,...)? Hast du eine spezielle Empfehlung, was ich als Kollimator-Achromat nehmen sollte?

Danke für deine Hilfe!

Grüße Markus

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Hallo Markus,

meine Empfehlung:

Kollimator:
http://www.edmundoptics.de/optics/optic ... nses/47712

Objektiv:
http://www.qioptiq-shop.com/Praezisions ... G322293000

und

http://www.qioptiq-shop.com/Praezisions ... G322326000

In einem Lichtenabstand von 155,6 hat das Objektiv eine Brennweite von ca. 158 mm. Wenn das zu viel ist und du wirkliche 150 mm benötigst, dann könnte man den Abstand noch etwas reduzieren. Ich würde dies aber dann ggf. noch in ZEMAX simulieren. Es gibt auch eine zweite Version, wie ich es verwende mit einer effektiven Brennweite von 126 mm.

Ist aber auch auf der Homepage beschrieben:

>Im oben dargestellen Layout sieht man, dass zwei Achromaten zum Einsatz gekommen sind. Dabei handelt es sich um die beiden bei Linos standardmäßig erhältlichen Linsen G322-326-000 und G322-293-000. Die Frontlinse 293 besitzt einen Durchmesser von 40 mm. Die Linsen haben einen freien Abstand von 155,6 mm und damit hat das Objektiv eine Brennweite von ca. 160 mm. Der nachstehende Plot zeigt die optische Weglängendifferenz, welche bei guten Objektiven bei ca. einer Welle liegt.
>

>Bemerkung:
Um einen effizienteren Detektor (KAF1600) als den KAF8300 verwenden zu können, wurde das Objektiv später umgebaut. Hierzu wurde die hintere Linse gegen eine Linse mit 25,4 mm Durchmesser und 100 mm Brennweite von Thorlabs getauscht, welche in einem Abstand von 111,5 mm abgebracht wurde. Das Objektiv hat damit eine Brennweite von ca. 126 mm, wodurch des Spektrum mit dem KAF1600 erfasst werden kann.
>

Gruß,
DS

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Hallo Markus,

darf ich Dich noch auf unser Echellianertreffen aufmerksam machen:

http://spektroskopieforum.vdsastro.de/v ... php?t=3986

Gruß,
DS

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Hallo Daniel,

besten Dank! Der Kollimator hat dann so grob überschlagen f/8. Deine Objektivrechnung hatte ich schon auf deiner Homepage gesehen, klasse! Ich wusste nicht, dass ich das so übernehmen kann. Leider kann ich nicht beurteilen, ob, und wenn wie, eine Abweichung der Brennweiten sowohl die des Kollimators, als auch die des Objektivs sich auswirken. Ich bekomme leider das simeshelle Excel-sheet auf meinem MAC nicht zum laufen. Da muss ich wohl mal den alten Laptop anwerfen...

Wegen des Prismas: Hast du da ein 90° Prisma oder ein Littrowprisma (gibt es aber bei EO nicht in der erforderlichen Größe)? Von der Größe her empfiehlt sich dann auch eines mit 40mm Schenkellänge und aus N-BK7, oder?

Den Thread von eurem Echelle-Treffen habe ich schon gekannt. Ich wäre sehr gerne gekommen, aber im September bin ich beruflich in der Schweiz. Sollte ich zufällig an dem genannten Termin frei haben, kann ich dann auch kurzfristig teilnehmen?

Grüße Markus

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Ach, Daniel, eine Frage habe ich noch vergessen:

Wie viel Backfokus hat denn dein Objektiv (von der letzten Linse gemessen)?

Danke,
Markus

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Hallo Markus,

den Kollimator würde ich nur als F/10 klassifizieren, da man nicht bis zum Rand ausleuchten sollte (Streulicht) und auch evtl. eine Fassung etwas abblendet. Daher Optiken immer einwenig größer verwenden. Die Linse habe ich in Lothar Schannes ESpekDiko verbaut, da sie vorhanden war und hat sich als gute Option herausgestellt.

Als Prisma würde ich ein F2 oder CaF2 nehmen. CaF2 ist ein Kristallglas und eignet sich sehr gut für UV-VIS, ist aber recht teuer und da alle anderen Komponenten nicht für VIS optimiert sind genügt ein F2 Glas.
Du brauchst ein Equilaterales Dispersionsprisma, z.B.:

https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.c ... oup_id=148

Allerdings sind diese nicht AR-beschichtet. Ich kenne Deinen Strahldurchmesser nicht, aber bei F/10 Input ist er halt 12,5 und bleibt in der Richtung quer zur Echelledispersion auch so bis zum Cross-Disperser. Wenn die Abstände klein gehalten werden sollte ein 30 mm Prisma genügen evtl. sogar 25 mm. Das müsste man dann ggf. noch genauer berechnen, wenn alle Abstände bekannt sind.

Du kannst auch relativ kurzfristig teilnehmen, klar! Sag einfach bescheid sobald Du es weisst.

Bei dem hiergenannten Objektiv ist der Backfokus 26,34 mm.
Man könnte den Abstand der Linsen auch auf 149 mm reduzieren, dann würde sich die Brennweite des Objektives auf ca. 152 mm reduzieren und der Backfokus auf ca. 30 mm anwachsen.
Welchen Backfokus hat denn Deine CCD-Kamera?

Gruß,
DS

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Hallo Daniel,

hm, dann macht es wahrscheinlich sinn, wenn ich die Kollimatorlinse eine Nummer größer nehme...

Wo bekomme ich denn 60° Prismen mit AR-Beschichtung her? Auf die Schnelle habe ich nur bei EO welche gefunden, aber die sind aus SF11 .

Ich habe f/8 Input. Das heißt, bei einem f/8 Kollimator ist der Strahldurchmesser knapp 16mm. Meine Kamera ist mit dem Filterrad verschraubt, da ich diese ja auch noch anderweitig nutze. Damit hat sie einen Backfokus um die 63mm. Ich werde das aber anders lösen, so dass ich die Kamera vom Filterrad trennen kann. Somit kann ich den Backfokus konstruktiv auf ca. 10mm - 15mm drücken. Wenn man die Abstände der Achromaten in deinem Objektiv verkürzt, um auf die 152mm BW zu kommen, verändert sich dann die Objektivkorrektur nachteilig?

Grüße Markus

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Hallo Markus,

beschichtete Prismen gibt es leider nicht wirklich von der Stange. Sie sollten ausserdem nicht für 0°-Einfall beschichtet sein, sondern für den Winkel der geringsten Ablenkung (symmetrischer Strahlverlauf).
Ich habe eines hier gekauft und werde es in den nächten Wochen in einen Testechelle einbauen und mit einem Transmissionsgitter vergleichen:

http://knightoptical.com/php/browseCate ... 91&catClr=

Hier ist das zugehörige Reflexionsdiagramm:

http://knightoptical.com/documentManage ... QsOXsTr0de

Es ist lange nicht perfekt aber scheint ein Kompromiss zu sein, denn eine Seite eines Prismas zu beschichten kostet ca. 500 €.

Wenn Deine Kamera 15 mm Backfokus hat, dann sollte es ja mit den 26 Objektivbackfokus funktionieren. Der kleinere Abstand würde die Fehler einwenig vergrößern aber es läge noch im akzeptablen Bereich.

Gruß,
DS

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Hallo Daniel,

hm, das Diagramm sagt aber nichts über den AR-Wirkungsgrad bezogen auf den Winkel aus. Da es sich aber um eine einfache MgF2 Beschichtung handelt, sollte die Winkelabhängigkeit nicht so extrem sein. Ich bin auf deinen Test gespannt. Die Prismen sind ja auch preislich attraktiv. Hast du als Vergleich auch noch ein Prisma ohne AR-Coating?

Ja, ich denke, die Objektivkonfiguration können wir so lassen. Ich muss mal noch in Simechelle die anderen BW-Konfigurationen von Kollimator und Objektiv durchrechnen, aber gravierend sollte sich da nichts ändern.

Jetzt muss ich erst mal die einzelnen Komponenten kaufen. Das wird auch ein paar Wochen dauern... Bis dahin werde ich mal ne Zeichnung machen und hier einstellen. Vielleicht kannst du da ja mal einen Blick drauf werfen.

Danke einstweilen mal für deine Hilfe. Ich halte euch auf jeden Fall auf dem Laufenden...

Grüße Markus

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So, ich noch mal. Was hältst du von dem:

http://www.optosigma.com/products/optic ... s/056-0140

Das scheint eine echte Breitbandvergütung zu haben...

Grüße Markus

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Hallo Markus

Ich glaube ich habe irgendwo noch eines ohne Beschichtung und könnte evtl. den Vergleich machen.

Bevor Du die Teile kaufst sollten wir alles durchsprechen und auch das Layout checken.

Gern geschehen.

Gruß,
DS

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Hallo Daniel,

ja, das können wir gerne machen. Jetzt, da die optischen Komponenten ja bekannt sind, werde ich mal eine maßstabsgerechte Zeichnung machen. Anhand der können wir das Ganze dann besprechen. Danach geht´s dann ans Kaufen...

Grüße Markus

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Hallo Markus,

bei Opto Sigma finde ich keine Kurve, da müsste man mal anfragen. Allerdings ist es "nur" BK7 was eine Abbe-Zahl von 32.59 im Gegensatz zu F2 von 17.53 hat. Ob die Aufspaltung dann genügt müsste man nachrechnen.

Gruß,
DS

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Hallo Daniel,

das stimmt, es ist nur BK7... Anderweitig habe ich nix gefunden.

Ich bin gerade dabei mit Klaus´s Simechelle rumzurechnen. Jetzt wo ich den alten Laptop aktiviert habe, funktionieren auch die Makros... Du hast nicht zufällig die CA von deinem Objektiv schon in die Tabelle eingetragen? Dann spare ich mir das Einhacken ?

Grüße Markus

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Hallo Markus,

das habe ich leider nicht. Ich verwende Simechelle nicht mit den Aberrationstabellen. Die CA ist auch nicht der einzige und wichtigste Fehler. Bildfeldkrümmung und Sphärische sind mindestens genauso gravierend.

Gruß,
DS

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Hi Daniel,

gerade ist mir noch etwas aufgefallen: Bei dem Plot für den Farblängsfehler auf deiner HP ist eine BW von 167,xxmm angegeben. Geschrieben hast du mir um die 158mm. Was stimmt denn nun? Denn bei 167mm würde der Abtastfaktor die 1,5 in allen Ordnungen überschreiten. Optimal wären 156mm.

Danke,
Markus

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Hallo Markus,

Das bezog sich auf einen Abstand der Linsen von 166 mm. Dort ist der Backfokus dann allerdings nur noch 19.54 mm aber eben der paraxiale chromatische Längsfehler am kleinsten.

Bei einem Abstand der Linsen von 155.6 mm hat man BW = 158 mm und einen paraxialen chromatischen Längsfehler von 0.070 mm und ist damit noch total ok für diese Anwendung.

Gruß,
DS

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Hallo zusammen,

jetzt habe ich mal ein wenig mit Simechelle von Klaus gespielt, und einige Parameter angepasst. Vielleicht könnt ihr mal einen kurzen Blick darauf werfen, ob das so stimmig ist. Einzig die BW des Kameraobjektives könnte man eventuell auf 156mm reduzieren (Daniel?), um auf einen Abtastfaktor unter 1,5 in allen Ordnungen zu kommen. Stellt sich natürlich die Frage, ob die Verbesserung in Relation zu einer etwas schlechteren Objektivkorrektur steht...

Sehe ich das richtig, dass so das Echellegitter 7° außerhalb der Littrow-Anordnung betrieben wird?

Grüße Markus

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Hallo Daniel,

ah, alles klar. Wie sieht es denn bei einer BW von 156mm aus? Oder ist das in diesem Fall egal? Danke!

Grüße Markus

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Hallo Markus,

Daniel hat recht die chr. Aberration ist nicht der einzige wichtige Fehler. Die sph. Aberration geht z.B. mit der Öffnung^3. Dass nur die chr. Aberration im Sheet zu finden ist liegt historisch darin begründet, dass ich ursprünglich nur wissen wollte, wie sich dieser Fehler auswirkt. Eigentlich müsste man alle Seidelfehler rechnen und dann den jeweiligen Zerstreuungskreis in der Rechnung benutzen. Ich habe so ein Excelsheet für die Seidelfehler, vielleicht baue ich das ja mal ein.
Aber wir können uns ja ein wenig behelfen. Die Bildfeldkrümmung kannst Du Dir per Hand ausrechnen wenn Du die beiden Achromate und deren Distanzen kennst. Die sph. Aberration ist etwas schwieriger, aber für alle Bildfehler kann man ja die Ergebnisse des Raytraceprogramms benutzen das Daniel verwendet.

Daniel Du scheinst ja das Petzval-Objektiv mit WINLENS (?) gerechnet zu haben. Kannst Du mal die Spot-Diagramme hier einstellen ?

Jetzt mal eine ganz andere Frage, denn noch hat Markus genug Zeit Dinge zunächst zu prüfen und dann zu entscheiden: Der momentane Entwurf basiert auf einem 31,6er Gitter. Damit sind die Ordnungen kürzer und passen insbesondere viel besser auf seinen quadratischen ccd-chip. Aber das hat auch zur Konsequenz, dass dieser Spektrograph 2,5 mal mehr Ordnungen hat als einer mit einem 79er Gitter. Mal abgesehen davon, dass Markus sich bei einem 79er Gitter die Auflösung kaputt machen würde (wegen der notwendigen kleineren Brennweite) müssen trotzdem bei der Datenauswertung sehr viele Ordnungen aneinander angepasst etc. werden. Die spätere Datenauswertung wird also vermutlich viel schwieriger.

Hat jemand eine Meinung dazu ?

Grüsse
Klaus

Hallo Klaus,

Diagramm sind auf meiner Homepage oder hier:

http://spektroskopieforum.vdsastro.de/v ... leobjektiv

Gruß,
DS

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Weiterhin:

Das Objektiv ist auch in ZEMAX gerechnet, bzw. der gesamte Spektrograph:

http://spektroskopie.fg-vds.de/download ... ekDiko.pdf

Und ein Vergleich zwischen BACHES (Echelle mit 79 l/mm) und dem ESpekDiko mit damaligen 31,6er Gitter:

http://spektroskopie.fg-vds.de/pdf/sablowski2012.pdf

Gruß,
DS

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Hallo Klaus,

Schön, dich auch hier dabei zu haben!

Habe ich das richtig verstanden, dass in dieser Konfiguration das Echellegitter um 7° außerhalb der Littrow-Anordnung betrieben wird?

Eigentlich hatte ich vor, einen verstellbaren Spalt einzubauen, aber eine geringere Spaltbreite bringt mir ja nun eigentlich nichts mehr, da ich die höhere Auflösung mit dem CCD bei der BW nicht abtasten kann, oder?

Grüße Markus

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Ach ja, wo wir gerade so schön beisammensitzen...

Ich mache mir gerade Gedanken wegen des Guidings. Ich weiß, dass in der Regel der zu spektroskopierende Stern auf dem Spalt geguidet wird. Allerdings ist mir nicht so wirklich klar warum.
Zum Einen haben einige Guidingprogramme Probleme, Sterne zu guiden, welche aus zwei Hälften bestehen, und zum Anderen ist damit die Leitsternhelligkeit doch deutlich beeinträchtigt. Warum guidet man nicht auf einen anderen Stern im Bildfeld, oder per OAG? Das zu spektroskopierende Objekt sollte trotzdem auf dem Spalt gehalten werden. Ich überlege mir das deswegen, da spätestens wenn nicht stellare Objekte spektroskopiert werden wollen (z. B. PNs, Gx, ...), muss doch sowieso off axis geguidet werden...

Was ist eure Meinung dazu?

Grüße Markus

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1) Ja, Du kannst versuchen den Winkel durch geschickte Konstruktion auf Theta=5° herunter zu bekommen. Die Effizienz des Gitters wird bei steigendem Winkel Theta kleiner !! Und das geht recht schnell. Soweit ich weiss ist bei Theta=10° bis 12° nicht mehr viel Efficiency vorhanden !

2) Ich glaube das bringt nichts und zwar weil der Zerstreuungskreis des Petzval-Objektives bei Deinen Bildfeldwinkeln und der Öffnung von f/4 grösser als 40Mü auf der Achse ist. Ich hab das Objektiv in WINLENS nochmal für Deine Verhältnisse durchgerechnet. In den Ecken des CCD's ist das Scheibchen des Objektives der Rechnung nach noch viel grösser als 40Mü. Auf 20Mü Spalt herunter zu gehen würde dann nicht viel an der Auflösung ändern.


Gruss
Klaus

Hallo Klaus,

ich nehme an, dass mit sinkendem Winkel Theta das Spektrometer immer länger wird (zumindest wenn man keine zusätzlichen optischen Komponenten einbringen möchte)?
Hast du die 7° vorgegeben, oder werden die irgend wie berechnet? Wenn ich das Echellegitter in Littrowkonfiguration betreiben wollte, wäre der Auskoppelwinkel nur noch durch die Beugung gegeben? Wie groß wäre der dann ca.?

Wegen des Objektivs: Das ist aber schon ein relativ großer Zerstreuungskreis für f/4 oder? An was liegt das? Und kann man das noch optimieren? Oder ist das für die spektroskopische Anwendung nicht relevant? In wie weit wirkt sich das auf das Auflösungsvermögen aus? Ich kann das leider überhaupt nicht einschätzen...

Grüße Markus

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Hallo Klaus,

hast Du Anamorphose und Magnifikation durch Kolli/Kamera berücksichtigt? Aber ich glaube die Vergrößerung liegt insgesamt bei ca. 1.

Das Objektiv war, wie gesagt, zu Anfang in meinem Echelle eingebaut und ich hatte dort einen Kollimator mit 120 mm Brennweite (also eine ganz ähnliche Optik wie Markus). Ich habe das Objektiv mit einem 25 Mikrometer Pinhole getestet. Die Auflösung hatte über den ganzen Wellenlängenbereich und Chip (damals KAF8300; 18.1 x 13.7 mm^2) keine Verluste erlitten.

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Hallo Markus und Daniel,

bei dem Zerstreuungskreis habe ich überhaupt kein Spektrometer berücksichtigt. Es ist einfach ein ungefähres Maß für die PSF des Petzval aus den Raytrace-Rechnungen (siehe Plots unten; der Plot links oben ist auf der Achse, der unten rechts 1,1° x 1,9° also genau die Hälfte vom Bildfeld).

Aber Du hast natürlich recht Daniel, der Annamorphosefaktor (A=0,61) ist wichtig, denn wenn ich mit Theta=-7° (so wie in Deinem damaligen ESPEDIKO) rechne ist der dann A=1,65. Das hat zur Folge, dass man bei negativem Betrieb eine viel kleinere Öffnung braucht und das macht sich sofort in der sphärische Aberration bemerkbar. Ein negativer Theta-Winkel ist insofern zwar sehr positiv, aber dummerweise aus Effizienzgründen ebenfalls nicht anzuraten !

Also ein Grund für die 40Mü, Markus ist die sphärische Aberration bei f/4, denke ich. Man sieht zusätzlich vermutlich Bildfeldwölbung und Koma überlagert. Du kannst es ja mal mit WINLENS prüfen Daniel und mal Deine Meinung sagen.

Was kosten die beiden Doubletts eigentlich nochmal bei LINOS, Daniel ? Zusammen ca. 300 bis 350 Euro ?

Gruss
Klaus

Hallo Klaus,

die beiden Doubletts kosten zusammen so um die 210,- €. Ich weiß allerdings nicht, ob brutto oder netto...

Gerade habe ich mir mal den Strahlengang bei einem Winkel Theta=2° aufgezeichnet. Damit würden sich Abstände zwischen Kollimator und Echelle, sowie zwischen Echelle und cross disperser zu ca. 450-500mm ergeben. Ist das zu viel (mal von der entstehenden Baulänge und damit statischen Problemen abgesehen)? Die Baulänge könnte man mit einem ein bis zwei mal gefalteten Strahlengeng reduzieren. Da bleibt aber dann zu fragen, ob die gewonnene Gitterefficiency nicht durch die ein bis zwei Planspiegel im Strahlengang wieder gekillt wird. Wobei bei einer 99% Verspiegelung der Planspiegel sollten diese nicht all zu negativ zuschlagen...

Grüße Markus

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Hallo Markus,

400-500mm ist viel zu gross und zwar nicht aus Stabilitätsgründen ! Du musst die Abstände so klein wie eben möglich halten, weil der Strahl hinter dem Echelle-Gitter auffächert. Je weiter Cross Disperser und Objektiv also hinter dem Gitter sitzen, desto grösser muss die Öffnung von CD und Objektiv werden. Die notwendige F-Zahl wird dann immer kleiner und damit steigen die Bildfehler extrem an.

Im einfachsten Fall würde man wohl versuchen den Cross Disperser so nahe wie möglich neben dem Kollimator zu positionieren. Vielleicht hilft ja noch eine geschickte Reflexion, um den Winkel kleiner zu bekommen !?

Gruss
Klaus

Hallo Klaus,

klar, logisch. Da hätte ich ja auch selbst drauf kommen können...

Ein anderer Gedankenansatz wäre ein kurzbrennweitiger Kollimator. Bei z. B. 25mm f/8 wäre die Apertur relativ klein, und der CD kann (dann auch kleiner ausfallend) enger neben den Kollimator gebracht werden. Allerdings wird die genutzte Gitterfläche dann auch kleiner... Würde das was bringen (außer Nachteilen )?

Grüße Markus

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Hallo,

ja in dem Fall scheint das Objektiv doch etwas grenzwertig. Aber das ist ja nicht unsere einzige Option!

Ich denke ein schmalerer Spalt von ca. 25 Mikrometern könnte sich mit der folgenden Konfig. machen lassen:

Die Linsen

322295000
322270000

von Qioptiq im Abstand von 148 mm ergeben eine BW von ca. 157 mm. Spots im Anhang.

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Daniel P. Sablowski

https://www.kunstmann.de/buch/axel_hack ... 42000/t-2/
https://dpsablowski.wordpress.com
https://github.com/DPSablowski
https://www.aip.de/mitglieder/dsablowski/

Hallo Markus

Das würde in sofert etwas bringen, dass alle weiteren Optiken eben kleiner ausfallen könnten und auch das Objektiv bessere Eigenschaften dort hat. Aber die Auflösung des Spektrometers wird sehr leiden.

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Daniel P. Sablowski

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Hallo Daniel und Markus,

das Ding sieht gut aus ! Aber was meinst Du mit 25 Mikrometer Spalt ? Bei 4" Seeing braucht Markus einen 40 Mikrometer Spalt, sonst verliert er Licht !

Gruss
Klaus

Hallo Daniel,

nun, das wollen wir natürlich nicht...

Deine neue Konfiguration sieht auch gut aus, aber dadurch würde ich viel Licht verlieren, oder? Ich habe bei EO auch Linsentriplets gesehen. Die sind zwar verkittet, aber könnte man nicht mal ein Triplet mit einem Doublet verrechnen. Dann hätte man auf jeden Fall zwei Freiheitsgrade mehr...

Ich habe auf Ebay noch zwei Fotoobjektive gefunden:

Mamiya Sekor C 150mm f/4
Mamiya Sekor Z 150mm f/4

Ich weiß nicht, wie gut die Korrektur bei diesen Mittelformatobjektiven ist. Kennt die von euch einer?

Grüße Markus


... da war wohl Klaus schneller...

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Hallo Klaus,

ich habe gerade in Simechelle mal den Winkel Theta von 7° auf 5° geändert (sonst nichts). Dabei geht natürlich der Abtastfaktor hoch, das ist klar, aber unter dem Blatt "Ordnung" bekomme ich ein schlechteres S/N ausgegeben als bei 7°, obwohl doch die Efficiency des Gitters steigen müsste. Warum?

Grüße Markus

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