Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo,

da ich mich schon seit Langem für Spektroskopie interessiere, habe ich mir vor kurzem einen langgehegten Wunsch erfüllt und mir einen DADOS-Spektrographen zugelegt.
Mit diesem bin ich nun schon eine Weile am Probieren. Nachdem ich das Spektrum einer Leuchstoffröhre+Kalibration hinbekommen habe, ist mein momentanes Projekt die Aufnahme eines Sonnenspektrums. Hier stecke ich aber bei der Datenauswertung fest und hoffe, dass ihr mir hier im Forum weiterhelfen könnt.

Mein Equipment: Hardware: DADOS+DSLR (Canon 350D)
Software: IRIS+VSpec

Aus verschiedenen Tutorien habe ich mir folgende Pipeline zurechtgebastelt:
- Aufnahme des Spektrums im RAW-Format
- in IRIS: "Decode RAW -> B&W"
- das Bild entsprechend horizontieren und den Himmelshintergrund entfernen (Befehl in IRIS "l_sky2")
- mit "l_add" schneide ich nun einen Teil des Spektrums aus einem der 3 Spalte aus und speichere diesen
- Einlesen in VSpec. Mit "Object Binning" kann ich mir nun ein Histogramm anzeigen lassen.

Naiv würde ich nun an dieser Stelle die Form eines Schwarzkörper-Spektrums erwarten. Die Verläufe in Rot und Blau sind soweit auch linear und auch einige Linien (rechts=H\alpha?? sichtbar), Nur im Zentrum des Spektrums bildet sich ein seltsames Plateau, welches ich mir nicht richtig erklären kann (siehe auch angehängten Plot).

Daher meine Frage an die Experten hier: ist etwas an meiner Kalibration falsch? Oder liegt es an der unterschiedlichen Empfindlichkeit des CCD-Chips der Kamera? Wenn ja, wie bekommt man dies wegkalibriert? Oder sollte man grundsätzlich anders vorgehen?

Ich freue mich über jeden Hinweis und bedanke mich schon mal im Voraus!
Enrico

Hallo Enrico,

zuerst einmal herzlich willkommen hier im Forum der Amateurspektroskopikergemeinde!

Dei Sonnenspektrum sieht zuerst einmal nicht ungewöhnlich aus. Dass du kein Schwarzkörperspektrum-Verlauf bekommst ist nicht verwunderlich. Du nimmst ja mit DSLR in 3 Farbkanälen auf die dann beim auswerten des RAW-Spektrum übereinandergelegt werden. Die Farbkanäle haben selbst intern einen Empfindlichkeitsverlauf und durch die Addition zum Schwarz-Weiß-Bild kommen weitere Additionseinflüsse dazu.

Es gibt mehrere Methoden, wie du diesen unregelmäßigen Verlauf ändern kannst:
1. Du entnimmst dem gemessenen Spektrum das Kontinuum (das geht z.B. in VSpec durch die Normierfunktion) und teilst dieses durch das Kontinuum eines flusskalibrierten Literaturspektrums der Sonne. Dann bekommst du die "response"Funktion deiner Apparatur, sozusagen die Funktion, was deine Apparatur aus angebotenem Licht an Signal macht. Wenn du deine Spektren dann durch diese response teilst bekommst du darauf normierte Spektren, die den wahren Spektren (flusskalibrierte) nahe kommen.
2. du normierst auf das Kontinuum (in VSpec). Dann beträgt die Intensität des Spektrums im Kontinuum immer 1.00 und du siehst dann nur noch die Absorptionslinien mit Intensitäten kleiner 1. Mit dieser Normierung kann man schön Spektren untereinander vergleichen, wenn man sich nur für die Strukturen des Spektrums in Form von Absorptions- oder Emissionslinien interessiert.

Übrigens, aus deiner Grafik kann man nicht entnehmen, ob es richtig kalibriert ist. Man sieht ja keine Wellenlängenskala.

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Herzliche Grüße / best regards

Lothar

https://lotharschanne.wordpress.com/

Hallo Enrico,
wahrscheinlich liegt es zum größten Teil an der spektralen Empfindlichkeit der Kamera. Das ist aber nur eine Vermutung. In jedem Fall spiegelt sich das sogenannte Apparateprofil wieder Ich würde das Spektrum einer Glühlampe oder einer Halogenlampe (Farbtemperatur 2800 < T < 3200 K) aufnehmen, das vom Blauen zu Rot hin langsam ansteigt.
Wenn Du das theoretische Planck-Spektrum mit dem erhaltenen Spektrum vergleichst, bekommst Du eine Vorstellung von dem Apparateprofil.
Mit einer Normierung des kalibrierten Spektrums umgehst Du diese Probleme.
Viele Grüße
Christian

Lieber Lothor, lieber Christian
vielen Dank für die herzliche Begrüßung und die schnelle Antwort auf meine Fragen!

Um sicherzugehen, dass ich alles verstanden habe, noch ein paar weitere Fragen meinerseits:
Heisst das, dass man mit einer DSLR nicht in der Lage ist, einen Schwarzkörper-Verlauf zu bekommen? Wäre die Verwendung einer astronomischen Kamera dann von diesen Problemen nicht betroffen?
Ich habe ein bisschen mit VSpec herumprobiert. Mein Vorgehen:
- normalisieren
- Dann habe ich aus der VSpec-Bibliothek ein G2V-Spektrum entnommen.
- Mein Spektrum durch dieses geteilt -> Response-Funktion
Wenn ich nun aber mein Spektrum wieder durch die Response-Funktion teile, erhalte ich ja wieder das G2V-Spektrum, oder?
Sorry, habe ich übersehen. Ich habe hier nun das normierte Spektrum angehängt, welches ich nach der soeben beschriebenen Prozedur erhalten habe. Kalibriert habe ich hier mit der rechten Linie (was ich als H_\alpha ansehen würde) und der Na-Linie bei rund 5890.

Ja, nicht unmittelbar. Aber das gilt auch für astronomische CCD-Kameras. Auch bei denen geht in die Signalstärke bei einer bestimmten Wellenlänge auch die wellenlängenabhängige Empfindlichkeit (Quanteneffizienz) mit ein.
Bei den DSL-Kameras hast du vor dem CMOS-Sensor eine Beyer-Matrix. Das sind kleine Farbfilter für RGB, die eben das Licht, das auf ein Pixel fällt, filtern. http://de.wikipedia.org/wiki/Bayer-Sensor Ja, genau, und das ist ja genau das, was du willst. Wenn du ein von dir gemessenes Spektrum durch diese response teilst bekommst du ungefähr das "wahre" Spektrum heraus (andere Effekte übersehen wir jetzt mal). Und das wahre ist das aus der VSpec-Bibliothek.
Ja, das ist auch ok. Allerdings wird bei dieser Wellenlängenkalibrierung eine Extrapolation durchgeführt, die zu Ungenauigkeiten in der linken Hälfte des Spektrums führt. Besser wäre es je eine Linie am linken Rand (Hbeta bei 4861) und am rechten Rand (die Ha) deines Spektrumausschnitts zu nehmen.

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Herzliche Grüße / best regards

Lothar

https://lotharschanne.wordpress.com/

Hm.......das Sonnenspektrum hat doch relativ deutlich sichtbare Na-Linien, oder? Hier in diesem Spektrum kann ich noch nicht mal ahnen , wo die sein könnten:-(
Oder habe ich das falsch in Erinnerung?
Cheers berthold

Hallo Berthold,

die NaD sind nicht als Dublett aufgelöst aber doch deutlich sichtbar bei rund 5890 Angström.

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Lothar

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