Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo zusammen,

als totaler Anfänger bzgl. der Auslegung eines Spektroskops habe ich mich nun eingehender mit dem Berechnungsblatt simspec_slit.xls beschäftigt. Was ich nicht verstehe ist die für ein f8 oder f10 Teleskop im Internet (z.B. Christian Buil) häufiger vorkommende Auslegung des Collimators mittels 135er Objektivs und des Objektivs für die Kamera mit 50/1.4!
Wenn ich für Collimator und Kamera Objektiv jeweils ein 135er nehme wird die Auflösung größer und die Anforderung an das Kameraobjektiv viel geringer mit min Blende 3.5 statt 1.4 was vorallem für den Kamerafokus und Abbildungsqualität besser wäre. Einziger Nachteil ist das schlechtere Signal/Rausch Verhältnis. Dieses ist aber durch eine längere Summenbelichtungszeit einfacher zu kompensieren.
Zudem könnte die Auflösung durch eine größere Collimator Brennweite erhöht werden. Ok, dabei muß man halt die Größe des Gitters im Auge behalten. Klar, konstruktiv ist ein 250f5 Objektiv als Collimator schon eine Herausforderung.
Liege ich da mit meinen Gedanken auf dem Holzweg? Wäre toll wenn jemand dazu Anregungen geben könnte.

C.S. Dieter

Hallo Dieter, das hört sich jetzt aber nicht nach einem "totalen Anfänger" an. Ja, diese schnellen Objektive sind potentiell problematisch oder teuer. Das S/N ist aber nicht zu vernachlässigen, das Optimum sollte man schon rausholen. Stell Dein Simspec_slit doch mal hier ein, dann können wir Deinen Setup besser nachvollziehen.

Gruß, Thomas

Hallo ,

grundsätzlich sollte die Öffnungszahl des Teleskops mit der des Spektrographen übereinstimmen, damit möglichst kein Lichtverlust entsteht.

Nimmt man ein 250 mm Objektiv als Collimator , dann hat bei 1:10 das kollimierte Lichtbündel einen Durchmesser von 25 mm. Das Gitter steht dann mehr oder weniger schräg, womit das zunächst kreisförmige Lichtbündel zur Ellipse "verzerrt" wird, das Gitter muss also wenigstens in einer Richtung größer sein als 25 mm. 50x50mm sind handelsüblich und auch noch bezahlbar.

Nimmt man ein 135mm Objektiv und bringt das auf 1:10, dann ist das Lichtbündel 13,5mm im Durchmesser. Es macht also wenig Sinn, das mit einer Öffnung von ca. 35mm abzubilden. Allerdings kann wegen der Ellipsenverzerrung, die Öffnungsfläche des Kameraobjektives schon größer gewählt werden als die des Kollis. Vielleicht meint Buil diesen Grund!

(Hochlichtstarke Objektive als Kameraobjektiv im Vergleich zum Kolli, machen nur bei Echellespektrographen einen Sinn.) Solche lichtstarken Objektive sind schwer und teuer.

Mit großen Objektiven wird allerdings auch der Spektrograph sehr schwer . Das muss bedacht werden, wenn man den Spektrographen direkt an das Fernrohr hängen will.

Vorteile hat hier das Littrowdesign, weil nur eine ( achromatische! ) Linse als Objektiv und Kolli genutzt werden kann.

Cheers
Berthold

PS habe ein 70x70mm Zeissgitter mit 1200 Linien. Das kann ich verkaufen.

The latest version of SimSpec - SimSpecV4 is much easier to use and interpret.

2014-10-17 6:31 GMT+11:00 Berthold Stober <fg-spek-tech@vdsastro.de>:
Link zum neuen Beitrag: http://spektroskopieforum.vdsastro.de/v ... 217#p25913

Hallo ,

grundsätzlich sollte die Öffnungszahl des Teleskops mit der des

Spektrographen übereinstimmen, damit möglichst kein Lichtverlust

entsteht.

Nimmt man ein 250 mm Objektiv als  Collimator , dann hat bei 1:10 das

kollimierte Lichtbündel einen Durchmesser von 25 mm. Das Gitter steht

dann mehr oder weniger schräg, womit das zunächst kreisförmige

Lichtbündel zur Ellipse "verzerrt" wird, das Gitter muss also

wenigstens in einer Richtung größer sein als 25 mm. 50x50mm sind

handelsüblich und auch noch bezahlbar.

Nimmt man ein 135mm Objektiv und bringt das auf 1:10, dann ist das

Lichtbündel 13,5mm im Durchmesser. Es macht also wenig Sinn, das mit

einer Öffnung von ca. 35mm abzubilden. Allerdings kann wegen der

Ellipsenverzerrung, die Öffnungsfläche des Kameraobjektives schon

größer gewählt werden als die des Kollis. Vielleicht meint Buil

diesen Grund!

(Hochlichtstarke Objektive als Kameraobjektiv im Vergleich zum Kolli,

machen nur bei Echellespektrographen einen Sinn.) Solche lichtstarken

Objektive sind schwer und teuer.

Mit großen Objektiven wird allerdings auch der Spektrograph sehr

schwer . Das muss bedacht werden, wenn man den Spektrographen direkt an

das Fernrohr hängen will.

Vorteile hat hier das Littrowdesign, weil nur eine ( achromatische! )

Linse als Objektiv und Kolli genutzt werden kann.

Cheers

Berthold

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"Astronomical Spectroscopy - The Final Frontier" - to boldly go where few amateurs have gone before....
http://tech.groups.yahoo.com/group/astr ... ctroscopy/

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The link to simspec v4
http://www.astrosurf.com/buil/us/compute/compute.htm

Bye, Rainer

Hallo zusammen, hi Ken,

Thank's for the informations!!
Attached a simspec file with three different specifications(135/50, 135/135, 250/135). I still used the old version, will try the V4 tomorrow.
http://www.spamtrashcan.de/simspec_slit3Auslegungen.xls
For me it's very interesting to almost double the R from 6003 with the 135/135 configuration to 9980 with the 250/135 configuration with the same 1200 grating and the wavelength range on the CCD will be the same with 1108A. Of course it will need a much bigger grating but the S/N ration will be almost the same!! No doubt about the much havier system of config 250/135. For me it's only to understand and interpret correctly the way of parameter interactions of the calculations.

Dieter

Hallo Dieter,

das von Dir benutzte Simspec ist völlig in Ordnung außer dass das S/N nicht korrekt berechnet wird (da wurden einige Empfindlichkeitsfunktionen vergessen). Bb das von der Version 4 von Christian Buil korrekt durchgeführt wird, weiß ich nicht.

Deine unterschiedlichen Beispiele zeigen schön den Effekt unterschiedlicher Brennweiten des Kollimators. Das ist auch nachvollziehbar. Um kein Licht zu verlieren muss der Kollimator die gleiche F-Zahl besitzen wie Dein Teleskop. Damit ist die Apertur eines 135er eben kleiner als die des 250ers. Damit wird der kollimierte Strahl von weniger Gitterlinien abgedeckt und liefert ein geringeres Auflösungsvermögen (letzteres hängt von der absoluten Linienzahl im Strahl ab).

Gruß, Thomas

Thomas,
the version "C" of SimSpecV4 has a SNR "correction" based on user feedback.
I would be grateful to receive any updates.

2014-10-17 18:06 GMT+11:00 Thomas Eversberg <fg-spek-tech@vdsastro.de>:
Link zum neuen Beitrag: http://spektroskopieforum.vdsastro.de/v ... 217#p25920

Hallo Dieter,

das von Dir benutzte Simspec ist völlig in Ordnung außer dass das S/N

nicht korrekt berechnet wird (da wurden einige

Empfindlichkeitsfunktionen vergessen). Bb das von der Version 4 von

Christian Buil korrekt durchgeführt wird, weiß ich nicht.

Deine unterschiedlichen Beispiele zeigen schön den Effekt

unterschiedlicher Brennweiten des Kollimators. Das ist auch

nachvollziehbar. Um kein Licht zu verlieren muss der Kollimator die

gleiche F-Zahl besitzen wie Dein Teleskop. Damit ist die Apertur eines

135er eben kleiner als die des 250ers. Damit wird der kollimierte

Strahl von weniger Gitterlinien abgedeckt und liefert ein geringeres

Auflösungsvermögen (letzteres hängt von der absoluten Linienzahl im

Strahl ab).

Gruß, Thomas

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Wegen Hausumbau bin ich mit dem simspecV4 noch nicht viel weiter gekommen. Aber Ihr habt mir echt Mut gemacht, tiefer einzusteigen.
Merci schon mal!!!

(==>) Thomas,
dann ist wohl der einzige Grund das Kameraobjektiv kleiner als den Collimator zu machen (Brennweite) die starke Verbesserung des S/N Verhältnisses (halt auf Kosten der Auflösung, des abbildbaren Spektralbereichs und den erhöhten Anforderungen an die F-Zahl/+ Abbildungsqualität des Kameraobjektivs (Kosten)).

Gruß
Dieter

Hallo Dieter, wie schon gesagt, SimspecV4 liefert nichts wesentlich Neues.

Der Entwurf eines Spektrographen ist leichter als man denkt, wenn man bereit ist, sich einzuarbeiten. Man lernt dabei sehr viel und wir können Dir dabei helfen. Das macht jedenfalls viel Spaß.

Der Kollimator ist mit der F-Zahl des Teleskops und dem kollimierten Strahldurchmesser vorgegeben. Letzterer hängt von der Weite des zu beleuchteten Gitters ab. Wenn Du ein 100m-Gitter hättest, hättest Du ein sehr viel höheres Auflösungsvermögen weil viele Gitterlinien genutzt werden. Solche ein 1000mm Kollimator wäre aber für einen Amateur kaum zu bezahlen. Also nimmt man gern 50mm-Gitter und bestimmt das Auflösungsvermögen mit der Linienzahl (unter potentiellem Verlust von S/N). Man kan übrigens mal mit einer Shapley-Linse spielen, um die Brennweite des Teleskops zu verkürzen.

Hinter dem Gitter hast Du nun sehr viele Abbildungen des Auflösungselements (Seeingscheibchen bzw. Spalt) bei unterschiedlichen Wellenlängen. Diese Abbildung wird von der Kamera auf den Chip geworfen. Wie beim Teleskop liefert eine kurze Brennweite eine kleinere Abbildung des dispergierten Auflösungselements. Je kleiner die Brennweite desdo höheres Auflösungsvermögen. Nun kommen jedoch die CCD-Pixel ins Spiel. Das Auflösungselement muss von einigen Pixeln abgedeckt werden, um überhaupt eine Signalinformation zu liefern. Deine Pixelgröße ist jedoch vorgegeben. Man kann also die Kamerabrennweite nicht beliebig klein machen, insbesondere da kurzbrennweitige und korrigierte Objektive sehr teuer werden. Wenn wir also über einen Spektrographen reden, ist das immer nur ein Element aus der Kette Teleskop - Spektrograph - CCD-Pixel. Optimalerweise sollte alles aufeinander abgestimmt sein.

Gruß, Thomas

Hallo zusammen,

ich habe nun mehrere Auslegungsreihen mit simspecV4.1 für ein 1200er Gitter erstellt. Dabei habe ich versucht die Resolution power R, die Gitterbreite (jeweils 50mm und 30mm), den Wellenlängenbereich, SNR und die spektrale Auflösung möglichst konstant zu halten und nur die Brennweiten (mit Standardfotoobjektiven) von Collimator und Camera und den Winkel Gamma zwischen Collimatorachse und Camerachse 10°schrittweise (von 89°bis 28°) zu variieren.
Ergebnis: Die Summenbrennweite (Brennweite Collimator + Brennweite Camera) erhöht sich wenn der Winkel Gamma kleiner wird, d.h. die optische Baulänge und die Objektivgrößen nehmen mit kleiner werdenden Gamma stetig zu. Also müsste es bei einer konventionellen Spektroskopauslegung Ziel sein den Winkel Gamma zu maximieren!? Mit einem möglichst großem Gamma liese sich aber zudem der Abstand von Collimator und Camera zum Gitter noch minimieren und die ganze optische mechanische Auslegung würde durch kleineren Brennweiten/Gewichte und Abstände einfacher.
Das führt aber genau dazu, dass die Objektivbrennweite >= Collimatorbrennweite wird, also genau das Gegenteil von: http://www.astrosurf.com/buil/us/stage/ ... ign_us.htm
Anbei noch drei Dateien zur Verifizierung.
@Thomas:
Du schreibst "Wie beim Teleskop liefert eine kurze Brennweite eine kleinere Abbildung des dispergierten Auflösungselements. Je kleiner die Brennweite desdo höheres Auflösungsvermögen." Genau das verstehe ich nicht, wenn ich im simspec die Brennweite (vorallem die Camera Brennweite) reduziere, wird auch die Auflösung geringer (der R-Wert wird kleiner)! Oder verstehe ich grundsätzlich etwas falsch?

Gruß
Dieter

Du schreibst "Wie beim Teleskop liefert eine kurze Brennweite eine kleinere Abbildung des dispergierten Auflösungselements. Je kleiner die Brennweite desdo höheres Auflösungsvermögen.......

Genau das stimmt auch nicht!

Berthold

Ja, das war natürlich quatsch. Ich muss nochmal nachdenken...

Hallo Dieter, man sollte keine Antworten spät am Abend geben.

Oben hatte ich geschrieben "Deine Pixelgröße ist jedoch vorgegeben. Man kann also die Kamerabrennweite nicht beliebig klein machen..." und das bleibt gültig. Auch dass eine kurzbrennweitige Optik das Auflösungselement (Spaltabbildung) kleiner abbildet als eine langbrennweitige Optik bleibt korrekt. Doch meine Schlussfolgerung "je kleiner die Brennweite desto höheres Auflösungsvermögen" ist nicht korrekt weil die Pixel nicht unendlich klein sind. Die gegebenen Pixel müssen mit ihrer Größe die Spaltabbildung hinreichend abdecken (mindestens durch 2 Pixel). Um mit mehr Pixeln abzubilden (samplen) muss die Kamerabrennweite eher größer statt kleiner werden. Irgendwann bringt das aber nichts mehr weil sehr viele Pixel samplen. Die Kamerabrennweite muss also so gewählt werden, dass genügend Pixel die Spaltabbildung abdecken können. Das sind typischerweise 4 - 5 Pixel um später auch bei hohen S/N Informationen gewinnen zu können.

Ich habe mit meiner Antwort meinen ersten Hinweis schlicht ignoriert: "Wenn wir also über einen Spektrographen reden, ist das immer nur ein Element aus der Kette Teleskop - Spektrograph - CCD-Pixel. Optimalerweise sollte alles aufeinander abgestimmt sein."

Gruß, Thomas

Hallo Thomas,

ein Teleskop mit idealer F-Zahl und dazu einen Spektrographen bauen, das trifft eher selten zu, möchte ich meinen!
In den meisten Fällen wird mit dem bestehenden Equipment versucht das beste heraus zu holen. Ich könnte davon ein
Lied singen. Einen Czerny an einen Schiefspiegler anbinden ist alles andere als "ideal" aber es geht.
Mit Simspec kann jeder abschätzen was möglich ist und wie du schon erwähnt hast, es ist eine Kette von Elementen die zu einander
passen sollten.

Gruß
Siegfried

Hallo Siegfried, ich weiß gar nicht, was ein ideales Teleskop ist. Vielleicht nicht zu große Brennweite und F-Zahl. Die Frage stellt sich bei Amateuren normalerweise eh nicht. Die haben ein Teleskop und müssen damit arbeiten. Geht mir bei meinem f/12.5 bei 10 Meter Brennweite ja auch so. Da bleibt doch nur, den Spektrographen und die CCD so auszulegen, dass alles halbwegs passt. Mit so kleinen 5µm Pixel kann ich z.B. nichts anfangen. Generell würde ich sagen, dass der Preis der Mess- und Aufnahmegeräte mit dem Teleskoppreis (Größe) steigt. So ist das nun einmal. Kleine Anpassungen (Fokalreduktor, niedriges R, kleiner Spektralbereich) kann man u.U. dann akzeptieren. Ich persönlich versuche aber immer das Maximum rauszuholen.

Gruß, Thomas

Hallo Dieter, ich verstehe jetzt nicht worauf Du mit der Summenbrennweite hinaus willst, die Kollimatorbrennweite ist doch schon durch das Teleskop und die Kollimatoröffnung vorgegeben. Ich gehe davon aus, dass Du mit den Anamorphosefaktor meinst. Wenn immer größer wird, beleuchtest Du nur noch einen Teil des Gitter bzw. dessen Projektion. Die volle Linsenapertur wird nicht mehr genutzt, sprich, F/D wird größer und irgendwann unendlich (wenn das Gitter um 90° verkippt ist).

Habe ich Dich richtig verstanden?

Gruß, Thomas

Hallo Thomas,

der Winkel Gamma ist der Winkel zwischen Collimatorachse und Camerachse, beim Littrow ist Gamma = 0°, im simspec kann ich diesen Winkel sinnvoll bis ~90° variieren, dann steht die Camera senkrecht auf der Collimatorachse. Wenn ich nun im simspec Gamma von 90° -> ~20° schrittweise verkleinere und versuche dabei R und die dafür notwendige Gitterbreite konstant zu halten muß ich die Brennweiten von Collimator und Camera anpassen. Die Summe aus beiden Brennweiten wird dabei mit kleiner werdenden Winkel Gamma immer größer: Brennweite(Collimator+Cammera) bei 90° ist viel kleiner als die Brennweite(Collimator+Camera) bei 25°, für beide Fälle gilt R(90°)~=R(25°) und Gitter 600 (oder 1200) mit Breite 25mm, S/N(90°)~=S/N(25°). (s. die Beispiel die ich hochgeladen habe)
Daraus ergibt sich für mich mit möglichst großem Winkel zwischen Collimatorachse und Cameraachse zu arbeiten.
Ich arbeite gerade an einem Beispiel um das zu verdeutlichen. Dabei versuchte ich mit möglichst geringem Bauaufwand (notwendigen optischen Längen) einen möglichst gut auflösenden (R>2000) Spektrographen mit einem möglichst großen Wellenlängenbereich mit ~3000A auszulegen. Ich lade morgen mal eine Zusammenfassung dazu hoch.

Gruß
Dieter

Dieter,
Caution.
The total angle between the collimator and the imaging lens can be either positive or negative (depending on the blaze angle).
The higher the total angle the higher the Anamorphic factor (the elongation of the beam) - this can affect the resolution.
Try a few different total angles and watch the factor change......

2014-10-22 8:56 GMT+11:00 DieterGumpoltsberger <fg-spek-tech@vdsastro.de>:
Link zum neuen Beitrag: http://spektroskopieforum.vdsastro.de/v ... 217#p25950

Hallo Thomas,

der Winkel Gamma ist der Winkel zwischen Collimatorachse und

Camerachse, beim Littrow ist Gamma = 0°, im simspec kann ich diesen

Winkel sinnvoll bis ~90° variieren, dann steht die Camera senkrecht

auf der Collimatorachse. Wenn ich nun im simspec Gamma von 90° ->

~20° schrittweise verkleinere und versuche dabei R und die dafür

notwendige Gitterbreite konstant zu halten muß ich die Brennweiten von

Collimator und Camera anpassen. Die Summe aus beiden Brennweiten wird

dabei mit kleiner werdenden Winkel Gamma immer größer:

Brennweite(Collimator+Cammera) bei 90° ist viel kleiner als die

Brennweite(Collimator+Camera) bei 25°, für beide Fälle gilt

R(90°)~=R(25°) und Gitter 600 (oder 1200) mit Breite 25mm,

S/N(90°)~=S/N(25°). (s. die Beispiel die ich hochgeladen habe)

Daraus ergibt sich für mich mit möglichst großem Winkel zwischen

Collimatorachse und Cameraachse zu arbeiten.

Ich arbeite gerade an einem Beispiel um das zu verdeutlichen. Dabei

versuchte ich mit möglichst geringem Bauaufwand (notwendigen optischen

Längen) einen möglichst gut auflösenden (R>2000) Spektrographen mit

einem möglichst großen Wellenlängenbereich mit ~3000A auszulegen.

Ich lade morgen mal eine Zusammenfassung dazu hoch.

Gruß

Dieter

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Hallo Dieter,

der totale Winkel, den du mit Gamma meinst, sollte möglichst klein gewählt werden. Wird er grösser, entfernt man sich vom Blazewinkel des Gitters und die Effizienz leidet fürchterlich. Die Auflösung wird höher, da der effektiv vom Licht in der Projektion des dann sehr steil stehenden Gitters gesehen Linienabstand immer kleiner wird. Das kann man zum Exzess treiben, bis das Licht streifend auf das Gitter fällt, man hohe Auflösung hat und eine gegen Null strebende Effizienz. Eher konktraproduktiv für die astronomische Spektroskopie. Dass das SNR im dem genannten Buil-Sheet höher wird muss slichtweg falsch berechnet sein. Ich glaube da ist dann wohl keine Blazeabschätzung gemacht worden.
Wir haben auf der FG-Seite ein SpecEff-sheet für die Effizienzabschätzung eines Spektrographen. Gewöhnungsbedürftig, aber zumindest ist alles drin, was Sinn macht.

Für Deine Design-Ziele, welche ja sehr moderat sind, würde ich empfehlen keine Objektive zu verwenden und zu achromatischen Linsen zu gehen. Weniger optische Flächen sind immer für die Effizienz förderlicher und das Gewicht wird drastisch reduziert. Ich nehme an, Dein Spektrograph soll direkt an das Teleskop gehen.

Ein solcher klassischer Spektrograph kann auch mit der frei erhältlichen Ray-Tracing Software WinLens Basic berechnet werden. Dann sieht man auch wie die Abbildungsqualität über die Wellenlänge ist. Das ist ebenfalls ein Vorteil, wenn man keine "Black-Box" Optiken verwendet: Man weiss, warum das System so schlecht/gut ist (Lieferanten für Optiken stellen auch die optischen Daten bereit). Das versetzt einen in die glückliche Lage eine "schlechte" Komponete zu identifizieren und gegen eine bessere zu ersetzen. Das spart viel Arbeit im Labor/Werkstatt. Allerdings ist die Beurteilung optischer Systeme meist das Problem für den "Laien". Aber auch hierbei kann man helfen.

http://www.winlens.de/

Gruss,
Daniel

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Daniel P. Sablowski

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

anbei mal eine Zusammenfassung der Abhängigkeit der Objektivbrennweiten von dem totalen Winkel Gamma bei konstanten Zielgrößen R, Lambda-Range, SNR,...
Die simspecV4 Datei der einzelnen Winkelbereiche liegt auch bei.


(==>) Daniel,

das mit der Effizienz wird wohl der Knackpunkt sein. So wie ich Dich verstanden habe, sollte der Winkel Gamma möglichst in der Größe des Blazewinkel des Gitter des liegen oder minimal sein -> Littrow-Design? Das wird im simspecV4 nicht berücksichtigt. Jedenfalls finde ich keine Abhängigkeit dazu im Rechenblatt. Danke für den Hinweis mit dem SpecEff Sheet. Damit werde ich mich nun beschäftigen.

Jedenfalls komme ich dank Eurer Unterstützung schnell weiter mit der Materie. Macht Spaß! DANKE!!

Gruß
Dieter

(==>) Daniel,

ich bin auch gerade dabei mich in das WinLens3D Basic einzuarbeiten. Das mit den Achromaten hatte ich mir auch schon überlegt, allerdings habe ich noch einige alte (aber gute) Fotoobjektive herumliegen. Wäre halt einiges billiger erst einmal mit diesen Erfahrungen zu sammeln. Der Auszug des Tak verträgt zum Glück einiges an Gewicht. Ich muß mir das nochmal durch den Kopf gehen lassen.

Gruß
Dieter

Hallo Dieter,
er soll möglichst klein sein und nicht nahe des Blazewinkels. Erreichbar sind 10° nach unseren Erfahrungen ganz gut.

Daniel

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Hallo zusammen,

ich habe nun nach unzähligen Auslegungsvarianten meinen Favoriten gefunden. Das größte Problem auf dem Weg dorthin waren die aufwendige Überprüfung einer Variante bzgl. der geometrischen Machbarbeit, d.h. ich mußte immer überprüfen ob die Strahlenverhältnisse und die Objektivgrößen (diese mußten natürlich auch möglich sein - es gibt halt kein Fotoobjektiv mit z.B. 50 1.0) zueinander passen. Ich habe deswegen simspec dafür erweitert, gibt man die Objektivgrößen an wird angezeigt ob die notwendigen Abstände einhaltbar sind. (Im Register "Geometric constraints formulas" habe ich dies grafisch dargestellt)
Meine Leitplanken/Kriterien für die Auslegung waren:
max. Wellenlängenbereich mind. ca. 3000A
dabei sollte R größer 1500 sein
Der totale Winkel Gamma sollte minimal sein. -> erstes Ergebnis: kleiner als 25° ist mit den obigen Forderungen und Randbedigungen nicht möglich.
Der notwendige Invest für zusätzliche Objektive + Gitter sollte minimal sein.
Mein Favorit ist nun auf Tabellenblatt "simspec25°-G600R1,6k_3,7kA" der Anlage neben weiteren Kandidaten (Ranking entsprechend Farbabstufung der Register) dargestellt.
Als Collimator habe ich entweder Fotoobjektive oder achromatische Doublets (Katalogstandards) in Betracht gezogen (z.B. http://www.qioptiq-shop.com/Praezisions ... fasst.html).
Passen meine Ableitungen/Schlußfolgerungen eingermaßen, bzw. was haltet Ihr davon??
P.S. Die geometrischen Ausmaße dieser Variante sind sicher nicht zu vernachlässigen, aber die OAZ Belastung bekomme ich durch einen Support mit einer 20er Linearführung in den Griff. Deswegen waren Gewicht und Größe für mich keine Einschränkung.

Neue Version der Ergebnisse, bei den geometrischen Größen hatte sich ein Formelfehler eingeschlichen, der ist nun korrigiert. Einzig mein Favorit (simspec25°-G600R1,6k_3,7kA) muß von 25° auf 28° für den totalen Winkel geändert werden, sonst wäre die Anforderung an das Camera Objektiv mit Blende 1.3 zu hoch gewesen. Geänderter Favorit -> im Tabellenblatt "simspec28°-G600R1,6k_3,7kA"

Gruß
Dieter

P.S.
Für einen 8'' F4 Newton bekomme ich einfach nichts baubares hin...????

Hallo Dieter,

Daniel und ich haben am Wochenende den diesjährigen Spektroskopiekurs abzuhalten. Ich muss da noch einiges vorbereiten und Daniel bestimmt auch.
Entschuldige bitte, dass ich erst nach dem Wochenende deine Konstruktionen mir genauer anschauen kann.
Das Nachprüfen der geometrischen Randbedingungen (Platzbedarf der Linsensysteme etc.) lässt sich sehr einfach durchführen, in dem man auf einem Tisch auf einem Stück Papier die opt. Achsen des Kolli und der Kamera mit ihrem Kreuzungspunkt Zentrum Gitter aufzeichnet und die Linsensysteme (btw. entsprechende Dummies) darauf legt und entsprechend variiert, bis alles passt (z.B. der totale Winkel).

_________________
Herzliche Grüße / best regards

Lothar

https://lotharschanne.wordpress.com/

Hallo Dieter,

folgendes:

Du verwendest eine sehr sehr hohe Brennweite für den Kollimator in Kombination mit einer kurzen Brennweite für die Kamera. Der Abbildungsmaßstab aus diesen Optiken erbit 80/250 ~ 0,32. Damit ist dein 20 mü Spalt 6,4 mü gross. Zusammen mit der Anamorphose durch das Gitter sogar nur noch 5,8 mü und damit etwa so gross wie ein Pixel. Du erreichst beispielsweise mit 140 mm Kolli und 100 mm Kamera gleiche Auflösung und ähnliche Wellenlängenabdeckung. Zugleich ist dein Spektrograph viel kompakter!

Guck mal hier auf Seite 7:

http://spektroskopie.fg-vds.de/pdf/Spektrum42.pdf

Das ist der MiniSpec, den es mittlerweile in optisch und mechanisch optimierter Version zu kaufen gibt

http://de.astro-spec.com/produkte/minispec

Gruss,
Daniel

_________________
Daniel P. Sablowski

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Hallo Dieter, Daniel hat recht. Ich weiß nicht, was Du später messen möchtest bzw. welches S/N maximal erreicht werden soll. Sollte dieses in der Größenordnung 500 liegen, solltest Du die Spaltabbildung mit mind. vier Pixel abdecken.

Gruß, Thomas

Hallo zusammen,

vielen Dank für die Inputs, ich habe nun die Brennweiten von Collimator und Camera Objektiv neu abgestimmt (Col135mm und Cam100mm) und den totalen Winkel auf 25° geändert.
Die Rechnung von Daniel habe ich dabei berücksichtigt. Nun habe ich auch die Möglichkeit Gitter bis 1800L/mm bei gleicher Größe (25mm) zu verwenden.
Ich denke dabei mittlerweile an ein 3er Karussel mit 1800/1200/600 Gitter.
Ich habe die neue Rechnung beigelegt und eine Skizze wie ich den Spektrographen aufbauen möchte. Die Restriktion Entrance/Exit Pupil mit "f1=Abstand Col-Gitter + Abstand Cam-Gitter" habe ich dabei
außer Acht gelassen. Dies erreicht der Minispec auch nicht.
Der Strahlengang wird mittels Spiegel und Gitter um 90° nach oben zum Cameraobjektiv gelenkt, dadurch wird der Schwerpunkt der Moravian G2-8300 mit Filterrad Richtung Teleskop verschoben und das Drehmoment reduziert.
Ach, fast vergessen, bei der neuen Auslegung hat sich auch das Teleskop geändert, für 300€ habe ich kurzfristig (nicht geplant) ein C8 erworben.

Jetzt habe ich aber doch noch eine Frage: simpspec berechnet in Zelle D41 den "Slit/ image width on CCD, FWHMt ", das ist doch die Breite des Spaltes (wenn dieser das begrenzende Element ist) auf dem CCD Sensor?!
Dieser Wert sollte doch mind. das zweifache der Pixelgröße sein um das Nyquist Kriterium zu erfüllen?! - Wie passt das nun mit Daniels Hinweis zusammen?? Zumindest habe ich Daniels Hinweis in meinem Tabellenblatt ergänzt. Das Ergebnis ist das x-fache der Pixelgröße. (Zelle G52)

Sollte der Grobeentwurf so passen werde ich mit der Detailkonstruktion im CAD beginnen. Daher hoffe ich noch auf das eine oder andere Feedback.

Gruß Dieter!

Hallo Dieter,

das passt doch:

Pixel sind 5,4 mü
Sampling ist 1,9942

Wenn man beachtet, das der Samplingfaktor sich auf zwei Pixel bezieht, errechnet man:

2 * 5,4 * 1,9942 = 21,5 mü. Das entspricht etwa der FWHMt

Sieht jetzt schon alles viel harmonischer aus. Was willst du als Gehäuse verwenden?

Gruss,
Daniel

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Daniel P. Sablowski

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Hi Daniel,

bingo, jetzt habe ich es gerafft! DANKE!
Das Gehäuse werde ich aus Alu-Elementen aufbauen: eine massivere Grundplatte CNC gefräst, auf diese werden alle Aufnahmen für das 135er, Helicalauszug, Cameraobjektiv, Spiegel und Gitterkarussel mit Mikrometer-Verstellung, Sheylak-Spalt, Guidingspiegel und 1 1/4" Aufnahme und SCT-Anschluß montiert. Das Ganze wird dann mit einer Gehäuseabdeckung aus dünnen Aluplatten verschraubt. Die dünnen Aluplatten der Gehäuseabdeckung sind miteinander hartverlötet. Grundplatte und Gehäuse werde ich dann kunststoffbeschichten und innen mit Berger Antireflexfarbe lackieren. So die Theorie.....
Praktisch muß ich das ersteinmal im CAD konstruieren. Vielleicht wird es auch ein Hybrid aus Alu und GFK? Eine andere Idee ist eine Gitterkonstruktion aus 20x20mm Alu-Rexroth Profilen (wegen der T-Nuten ideal um Abstände zu variieren) und diese dann nur mit GFK-Platten verkleiden - leicht, variabel, sehr stabil.

Gruß
Dieter

Dieter,
Some of the anti-reflective paints don't supress the IR radiation/ reflections from the aluminium.
Applying flocking material is better.
The Rexroth profiles are used successfully in some of the spectrohelioscope designs.

2014-11-05 9:29 GMT+11:00 DieterGumpoltsberger <fg-spek-tech@vdsastro.de>:
Link zum neuen Beitrag: http://spektroskopieforum.vdsastro.de/v ... 217#p26049

Hi Daniel,

bingo, jetzt habe ich es gerafft! DANKE!

Das Gehäuse werde ich aus Alu-Elementen aufbauen: eine massivere

Grundplatte CNC gefräst, auf diese werden alle Aufnahmen für das

135er, Helicalauszug, Cameraobjektiv, Spiegel und Gitterkarussel mit

Mikrometer-Verstellung, Sheylak-Spalt, Guidingspiegel und 1 1/4"

Aufnahme und SCT-Anschluß montiert. Das Ganze wird dann mit einer

Gehäuseabdeckung aus dünnen Aluplatten verschraubt. Die dünnen

Aluplatten der Gehäuseabdeckung sind miteinander hartverlötet.

Grundplatte und Gehäuse werde ich dann kunststoffbeschichten und innen

mit Berger Antireflexfarbe lackieren. So die Theorie.....

Praktisch muß ich das ersteinmal im CAD konstruieren. Vielleicht wird

es auch ein Hybrid aus Alu und GFK? Eine andere Idee ist eine

Gitterkonstruktion aus 20x20mm Alu-Rexroth Profilen (wegen der T-Nuten

ideal um Abstände zu variieren) und diese dann nur mit GFK-Platten

verkleiden - leicht, variabel, sehr stabil.

Gruß

Dieter

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"Astronomical Spectroscopy - The Final Frontier" - to boldly go where few amateurs have gone before....
http://tech.groups.yahoo.com/group/astr ... ctroscopy/

http://astronomicalspectroscopy.com

"Astronomical Spectroscopy for Amateurs" - Springer

"Grating Spectroscopes - How to use them" - Springer

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" Astronomical Spectroscopy for Amateurs" - Springer

Hallo,

ich habe den Grobentwurf mit einer Winkeljustageplatte und einem darauf montierten Gitterkarussell ergänzt (2xl...). Es fehlen noch Spaltbeleuchtung und die Guiding-Spiegeleinheit.

Eine Kalibrierlampe (Glimmlampe auf Basis Osram ST111 oder/und Relco SC480) möchte ich auch noch unterbringen. Irgendwo habe ich jedoch gelesen, dass deren Licht besser über das Teleskop und nicht direkt vor dem Spalt eingestrahl werden sollte. Stimmt das??
(Vielleicht sollte ich nun einen neuen Thread mit Thema Spektroskop Konstruktion starten )

Ken, thank's for the hints. Will try the black d-c-fix velour tape. I think I'll start CAD design with a housing frame based on a Rexroth profiles.

CS,
Dieter

Hallo Dieter,
nach meiner Erfahrung muss eine Kalibrierlampe, die man vor dem Teleskop installiert, recht hell sein (das Teleskop hat nur einen geringen "Blickwinkel", weshalb nur Promille des ausgestrahlten Lichts auf der CCD ankommen).
Bei mir ging es mit einer "Bienenkorblampe" ( http://www.jogis-roehrenbude.de/Roehren ... enkorb.htm ), aber auch mit einer Filly-Lampe ( http://www.astrosurf.com/buil/calibration/lamp1.htm ).

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Herzliche Grüße / best regards

Lothar

https://lotharschanne.wordpress.com/

Hallo Lothar,

die Filly-Argon Lampe wäre schon gut, allerdings ist diese nicht mehr erhältlich. Ich werde daher entweder den Weg gehen vor dem Spalt die Kalibierlampe auf Basis Relco oder ST111 einschieb/-klappbar anzubringen oder ein Ringmodul aus 6-8 Glimmstartern vor der C8 Öffnung zu platzieren. Ich tendiere zu letzerem da dies einfacher zu realisieren wäre. Ein Erklärung zum Anbringen der Lampen habe ich hier auf Deiner Homepage http://www.astrospectroscopy.eu/Einstei ... rung_e.htm gefunden.
Das Kameraobjektiv, Mikrometerschraube sind mittlerweile vorhanden. Jetzt fehlen noch die Gitter und der Spalt, hier denke ich an den 4-fach Spalt von Shelyak (http://www.shelyak.com/produit.php?id_p ... rubrique=6) um damit den Guider anzustrahlen (analog LHIRES III).
Gruß Dieter

I still have some stock of the custom chromed reflective slit plate used in the Spectra-L200 kits. 40mm diameter and 1.5mm thick.
These have 9 radial slit gaps from 20 to 100 micron plus three pinholes. The slit is 6mm long.
If you are interested drop me an email.

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" Astronomical Spectroscopy for Amateurs" - Springer

Ich habe glaube ich noch 2 solcher Lampen

Berthold

Hallo Dieter! Die Kalibrationsquelle würde ich nicht an der Teleskopöffnung platzieren. Jede geometrische Verschiebung gegen die Achse, auf der der Stern aufgenommen wurde, führt zu einer Verschiebung in Spektralrichtung. Ein Ringmodul verringert dieses Risiko vielleicht, eliminiert es aber u.U. nicht komplett.

Gruß, Thomas

Hallo Dieter,
ich kann Thomas nur beipflichten. ich habe mit einer solchen Anordnung mit 4 Lampen versucht, Flats zu erzeugen. Das Ergebnis war nicht gerade hinreißend. Warum soll es bei einer Kalibrationslichtquelle besser funktionieren?
Viele Grüße
Christian

Vielen Dank für Eure Hinweise!
Nach dem jetzigen Stand werde ich definitiv eine Starterglimmlampe zum Einschieben (oder Einstrahlen mittles Klappspiegel) direkt vor dem Spalt konstruktiv vorsehen.

Gruß
Dieter

It is possible to use a single calibration lamp mounted in front of the aperture
http://www.threehillsobservatory.co.uk/ ... tory_1.htm
but it must be rigidly mounted exactly in line with the slit. Attached is a long term plot of Vega RV measured using such a system. You can see a small step of ~1km/s (0.02 Angstrom or ~0.2 pixels) at the beginning of August where the lamp was remounted exactly in line with the slit. (published figures for Vega RV are -13.6 or -13.9 km/s so I have less than 0.5km/s mean absolute error)

Cheers
Robin