Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo zusammen,

zunächst mal vielen Dank dafür, dass ich hier im Forum teilnehmen darf. Ich verfolge es seit einiger Zeit und konnte viel lernen. Ich möchte hier gerne mein Selbstbau-Projekt eines Littrow-Spektrographen vorstellen und hoffe auf viele gute Tipps von Euch. Kurz zu meiner Person: ich habe den klassischen Weg vieler durchlaufen, betreibe seit vielen Jahren Astronomie als Hobby, in der Vergangenheit vorwiegend planetary imaging und ein paar rudimentäre deep sky Versuche bei bescheidenem Equipment. In der Spektroskopie bin ich ein Newbie, sodass ich an dieser Stelle gleich um Entschuldigung bitte, wenn ich in den folgenden Ausführungen zu viel Unsinn schreibe … Daher bin ich für jeden Hinweis dankbar, was ich am Spektrographen oder bei den Aufnahmen und der Auswertung verbessern kann, oder wo vielleicht noch systematische Fehler liegen.
Da man maximal 5 Bilder einfügen kann, habe ich meinen Beitrag in 4 Teile gegliedert: Design und Bau Teil 1 und 2, Messungen Teil 1 und 2. Ich hoffe, es wird nicht zu länglich, aber der Leser kann ja weglassen, was für ihn uninteressant ist.
Aufgrund meines naturwissenschaftlichen Hintergrunds hatte ich schon immer mit der Astro-Spektroskopie geliebäugelt, hatte mich aber doch mit anderen Sachen abgelenkt und die Realisierbarkeit auch nur als mäßig eingeschätzt (Equipment und mehrere fette Straßenleuchten, die meine Dachterrasse bescheinen …). Nach einem Besuch der ATT 2015 und einem Gespräch mit Oliver Thizy wollte ich nun aber doch einsteigen und informierte mich über die Möglichkeiten.

Das Design
Nach einigem hin und her verwarf ich den Einstieg mit Star Analyser, denn ich wollte schon einen „richtigen“ Spektrographen zum Daten sammeln und entschied mich, nach kurzem Blick auf die Kosten eines Lhires III zum Selbstbau eines Littrow-Spektrographen, nicht zuletzt ermutigt durch die Postings in diesem Forum und die vielen guten Beiträge im Netz. Ich fand es auch klasse, dass die Gruppe um Chr. Buil die alten Lhires – Pläne öffentlich macht. Außerdem dachte ich mir, dass der Lerneffekt einfach größer ist, wenn man das Instrument selbst baut, und schließlich hat man dann auch keine Angst davor, ein x000 Euro Gerät auseinander zu bauen und zu ruinieren. So folgt das Design meines ‘‘Specthor I‘‘ auch den Grundzügen von Lhires III (Buil et al.) [1] und Spectra L200 (Harrisson) [2], jedoch mit einigen wesentlichen Änderungen. Diese sind insbesondere:

- 5mm plangefrästes Aluminium als Gehäuse
- verstellbarer Spiegelspalt mit Mikrometer
- großes Gitter 50x50mm und goßer Kollimator, um ggf. auch bei f/6 zu arbeiten
- Kollimator-Fokussierung über Rack & Pinion von außen
- Ne-Ar Kalibrierung (Relco SC480) außen am Gerät, mit Klapp-Spiegel zum Einspiegeln in den Strahlengang
- Zusätzliche Iris hinter dem Spalt zur Minimierung von Streulicht wenn erforderlich
- Optiken: 42,5/f 195mm Achromat von Edmund Optics, Planspiegel lambda/4 von Edmund Optics, 1200er Gitter (blaze 500nm) von Qioptics (plus 100er und 300er Horiba Gitter zum Wechseln)
- Theoretische Auflösung ca. R=5500 bei 6563nm

Das Ganze ist ausgelegt auf f/10, gerechnet mit Simspec [3], sollte aber mit den so dimensionierten Optiken auch bei f/6 funktionieren. Hier das grundsätzliche Design: Bild 1: Specthor I – schematischer Schnitt

Und nach einigem Sägen, Bohren und Gewindeschneiden (schneller gesagt als getan …) dann der fertige Spektrograph: Bild 2: Der Spektrograph von der Seite mit Anschlüssen Bild 3: Weitere funktionale Einheiten

Und dann das Ganze noch geöffnet: Bild 4: Der Spektrograph, geöffnet

Wie man sieht habe ich aus Praktikabilitätsgründen nicht alles mit Anti-Reflexfarbe eingekleistert, sondern ein paar schmale Streifen gelassen, dort zeigt die Eloxierung doch deutliche Reflexionen. Aber die (sehr gute) Antireflexfarbe (Berger Astrogeräte) ist sehr empfindlich, und beim Öffnen / Hantieren würden sich leicht Farbkörner lösen.

Das Instrument ist wegen der, sagen wir mal stabilen, Ausführung recht schwer mit ca. 2,8 Kg. Dafür sind die verwendeten Kameras (Starlight Xpress HX916 und ALccd 5L II), recht leicht. In der Tat muss ich aber am verwendeten C8 eine zusätzliche Halteschiene anbringen, um Verkippungen zu vermeiden.

Wenn ich mit Simspec [3] richtig gerechnet habe, komme ich auf etwa folgende Grenzgrößen (nach Bowen) für das Instrument:
Bild 5: Erwartete Grenzgrößen des Spektrographen, gerechnet mit Simspec [3]

Tatsächlich werden sich die meisten Belichtungszeiten aber eher zwischen 120 und 600 sec abspielen, vermute ich.
Die Kalibrierung erfolgt mit Ne-Ar-Glimmstartern Relco SC480 (Walker 2015, [4]). Merci auch an das Forum für den Tipp mit den Conrad Invertern für Kaltkathoden-Lampen! Die Wahl der geeigneten Software zur Spektren-Reduktion fand ich einigermaßen schwierig. Ich hatte es mit IRAF probiert, aber ehrlich gesagt finde ich eine CL-basierte Eingabe für Software im Jahr 2016 einfach anachronistisch und für den Einstieg sehr komplex, dazu noch in Unix ... Für meine Zwecke halte ich BASS-Project von John Paraskeva [5] für sehr gut geeignet. Hier würde mich interessieren, ob auch andere das Programm kennen und welche Vorteile/Nachteile sie gegenüber anderen Programmen wie IRAF, ISIS usw. sehen. BASS ist sehr intuitiv und leicht zu bedienen.

... Design und Bau Teil 2 folgt

Beste Grüße,

Thorsten

In der nächsten Abbildung habe ich mal die Auflösung der verschiedenen Gitter an der Ne-Ar-Kalibrierlampe gemessen. Es stellte sich in diesem Zusammenhang heraus, dass die Zusammenfügung der 1200er Aufnahmen zu einem einzigen Spektrum doch recht tricky ist. Ich habe es mit iMerge [6] gemacht, aber das ein oder andere Ångström ist da schnell verschoben. Beim 1200er Spektrum der nachfolgenden Abbildung habe ich auch das Kontinuum nicht ideal entfernt, so ist die Basislinie etwas buckelig.
Bild 6: Vergleich der Auflösung bei unterschiedlichen Gittern an der Ne-Ar-Lampe

Der Spalt

Das Design und die Realisierung des Spiegelspalts war vielleicht die kniffligste Sache. Fertige Spiegelspalte sind schwer zu bekommen und wenn dann wohl sehr teuer. Außerdem sollte es ein verstellbarer Spalt sein. Als Spiegelmaterial habe ich es zuerst mit alten Festplatten versucht. Das ist ja praktisch auch poliertes und mit einer Schutzschicht versehenes Aluminium. Es lassen sich auch schöne scharfe Kanten schleifen, aber zum einen zeigt das Material doch eine gewisse Mikro-Rauheit, und zum anderen ist die Reflektivität halt doch etwas schlechter als die von Spiegeln, und für die Nachführung möchte ich natürlich so schwache Sterne wie möglich nutzen. Daher habe ich dann schließlich dünne Oberflächenspiegel (wohl aus Beamern) genommen. Die Kanten werden nicht ganz so schön wie die von Metall, aber dafür hat man wenig Lichtverlust. Nach dem Schleifen der Kanten ist die plane Führung der Spiegel das Schwierigste. Nach einigem Probieren klappt es aber in einer Messing-Führung ganz gut. Hier ein Bild des Spalts bei Jupiter (Kamera nicht ganz genau senkrecht ausgerichtet):
Bild 7: Spalt bei Jupiter
Zu den Außenbereichen hin gibt es eine Verzerrung, die hier wegen fehlender Feldsterne nicht gut sichtbar ist. Die verwendete Optik ist nicht ideal. Es ist einfach die Original Makro-Linse des ALccd 5L II, plus einer von mir davorgesetzten Vergrößerungslinse. Der Spalt erscheint hier breiter, als er tatsächlich ist. Das macht die Positionierung eines Sterns auf dem Spalt etwas schwieriger, geht aber mit etwas Übung. Die Nachführung mache ich praktisch immer über einen Feldstern.
Die Kalibrierung der Spaltbreite erfolgte klassisch mit Laserbeugung. Es können Spaltbreiten von ca. 20µm – 2mm eingestellt werden. In der Praxis kann ich meist nicht die kleinsten Spaltbreiten (und schärfsten Referenzlinien) verwenden, da dann der Spektralstreifen des Sterns zu schwach wird, und zwischen Aufnahme und Kalibriermessung möchte ich die Spaltbreite nicht verstellen.

Kollimator-Fokussierung

Da man doch oft den Kollimator nachfokussieren muss, erschien mir eine Helikal-Fokussierung mit ständigem Öffnen und Schließen des Gehäuses als recht umständlich. Daher habe ich mich für eine Rack & Pinion Fokussierung entschieden, die von außen zu bedienen ist. Dazu habe ich einen alten Mikroskop-Kreuztisch zerlegt und die entsprechenden Teile verwendet. Natürlich stellt sich hier die Frage, wie man das Ganze bei der nach außen ragenden Drehachse lichtdicht bekommt. Ich habe es durch einen schmalen Führungsspalt gelöst, der mit schwarzem Schaumstoff gefüllt ist, welcher einen Schnitt aufweist. Die Achse wird vollständig vom Schaumstoff umschlossen, auch wenn sie bewegt wird. Man kann das sicher auch eleganter lösen, aber es hat sich für mich bisher gut bewährt. Auch längere Darks zeigen keine Ghost-Effekte.


Erste Messungen

Die ersten Aufnahmen galten natürlich der Sonne. Es ist einfach schön, mir der Mikrometerschraube durch das Spektrum zu scrollen und die Quantenphysik bei der Arbeit zu sehen. Außerdem sollte es ein erster Test zur erreichbaren Auflösung des Instruments sein. Anbei das Natrium-Doublett der Sonne im Vergleich mit Literaturdaten [7].
Bild 8: Natrium-Doublett der Sonne im Vergleich mit Literaturdaten (7]
Am Ende muss sich natürlich am Stern zeigen, ob das Instrument auch wirklich zu gebrauchen ist. Anbei die Aufnahmen einiger Plejaden-Sterne in der Hα-Region. Abgesehen von der Variabilität der Be-Sterne zeigen sie einfach eine wunderbare Vielfalt der Spektren. Zeitreihenanalysen der Be-Mitglieder habe ich noch nicht gemacht. Ich hatte mal eine sehr schöne Kombination von Spektren und Deep-Sky-Aufnahme bei Ch. Buil [1] gesehen und habe kurzerhand ein ähnliches Bild angefertigt. Es verdeutlicht gerade auch dem Neuling in der Spektroskopie, dass Sternenlicht halt nicht gleich Sternenlicht ist, und lässt erahnen, was sich alles dahinter verbirgt. Aufnahmedaten: C8 auf IEQ45 Pro, geguided mit PHD, Specthor I mit 1200er Gitter, Belichtung 600s bei 2x2 bin
Bild 9: Die Spektren der Plejaden im Hα Bereich, Specthor I auf C8, Gitter 1200 l/mm, (deep Sky Aufnahme von William Bean auf Astrobin.com)
Und anbei die einzelnen Spektren noch mal im direkten Vergleich:
Bild 10: Spektren der Plejaden vom 17.02.2016, Flux korrigiert, C8 mit Specthor I, 1200 l/mm, bin 2x2, Be= Be-Veränderliche

Im nächsten Posting dann erste Messungen an Beta Aurigae und Mizar ...

Beste Grüße,

Thorsten

Als nächstes habe ich versucht, Radialgeschwindigkeitsmessungen und Zeitreihenanalysen an den spektroskopischen Doppelsternen Beta Aurigae und Mizar A durchzuführen. Dabei habe ich mich auf die Hα-Line fokussiert. Die Aufspaltung und Variation der Linie ist deutlich zu verfolgen.
Es zeigte sich, dass eine gewisse Temperaturdrift des Spektrographen nicht vermeidbar ist. Daher habe ich zunächst direkt nach allen Aufnahmen Kalibriermessungen gemacht, aber schließlich bin ich bei der Auswertung doch einfach von einer symmetrischen Aufspaltung von Hα ausgegangen und habe so de facto nur die relative Aufspaltung der Linie vermessen.

Anbei zunächst die Spektren von Beta Aurigae.
Bild 11: Beta Auriga, Aufspaltung von Hα, Specthor I auf C8, Gitter 1200 l/mm

Die Minima habe ich einfach mit BASS ermittelt, die heliozentrische Korrektur und das Julianische Datum mit SpecRaVE (Jahns und Bücke 2009) [8]. Als Fehler habe ich vereinfachend und optimistisch +/- 10 km/s (+/ 0,22 Å) angenommen. Es ergeben sich folgende Werte:
Bild 12: Messwerte Beta Aurigae heliozentrisch korrigiert (dabei alle Spektren symmetrisch auf Hα gelegt)

Die Ermittlung der Bahnparameter erfolgte dann mit dem Programm SBS Spectroscopic Binary Solver (Johnson, 2004) [9]. Dabei habe ich die Periode zunächst eingegrenzt auf 3,5-4,5 Tage und nach der ersten Optimierung den Wert auf 3,96 Tage festgesetzt. Die anderen Parameter sind dann mit den Slidern manuell angepasst, bis der kleinstmögliche RMS erhalten wurde.
Bild 13: Ermittlung der Bahnparameter mit SBS Spectroscopic Binary Solver

Auf den ersten Blick scheint das Resultat trotz (oder gerade wegen?) der wenigen Messpunkte recht ordentlich zu sein, jedoch ist mir zugegebener Massen nicht ganz klar, ob die scheinbar erratische Durchwirbelung der Messwerte zum Erhalt des kleinsten RMS so statthaft/sinnhaft ist. Ich habe festgestellt, dass man auch mit komplett anderen Parametern und völlig exzentrischen Kurven recht kleine RMS (~20) erhalten kann. Das Gute ist, dass man in der Zukunft weitere Daten hinzufügen kann und die Statistik damit deutlich verbessern sollte.

Zumindest entsprechen die so erhaltenen Parameter einigermaßen den Literaturwerten:
Bild 14: Beta Aurigae Ergebnisse im Vergleich mit Literaturwerten

Im abschließenden nächsten Posting habe ich dann ähnliche Messungen an Mizar A durchgeführt ...

Beste Grüße,

Thorsten

Die Messungen von Beta Aurigae waren ermutigend, aber Mizar A sollte sich als schwieriger erweisen.
Hier zunächst die aufgenommenen Spektren von Mizar A:
Bild 15: Mizar A Spektren, Aufnahmedaten: C8, Specthor I, Gitter 1200 l/mm

Mit den abgeleiteten Messwerten (dabei alle Spektren symmetrisch auf Hα gelegt) ergibt sich:
Bild 16: Mizar A Messwerte heliozentrisch korrigiert (dabei alle Spektren symmetrisch auf Hα gelegt)

Und anbei der Fit mit SBS an die Daten von Pourbaix 2000:
Bild 17: Messergebnisse für Mizar A im Vergleich mit Pourbaix 2000, geplottet mit SBS

Man sieht, dass der Fit deutlich schlechter ist als bei Beta Aurigae. Die Gründe können vielfältig sein: Aufnahmen zu unscharf, ungünstiger Fit mit BASS, Fehler des Operators (mein Prof sagte immer, wenn was nicht funktioniert, liegt‘s am Operator …). Leider gibt SBS keine Exportdatei für Excel aus, sonst hätte ich auch direkt die gemessenen Werte auf die theoretische Kurve geplottet. Oder weiß jemand, wie das bei SBS zu bewerkstelligen ist? Auch hier gilt, dass die Anzahl der Messwerte natürlich klein ist. Künftig möchte ich die Statistiken für Beta Aurigae und Mizar A noch verbessern.
Außerdem habe ich in beiden Fällen vereinfachend die Spektren symmetrisch auf Hα gelegt, was streng genommen natürlich nicht ganz stimmt. Dadurch habe ich das Problem der Temperaturdrift einigermaßen vermieden. Idealerweise sollte man natürlich immer mit Ne-Ar kalibrieren und bei hinreichender Statistik (z.B. 10 Messungen pro Spektrum) auf bessere Werte kommen.

Fazit und offene Fragen:

Mein Ziel war, über den Selbstbau eines Spektrographen einen Einstieg in die Spektroskopie zu finden und dabei ein Instrument zu erhalten, das auch schon „richtige“ Messwerte liefern kann und das ausbaufähig ist. Grundsätzlich scheint das gelungen zu sein. Weitere Messungen, insbesondere zum Thema Temperaturdrift und mechanischer Stabilität, müssen folgen. Das verwendete C8 ist natürlich keine Lichtkanone. Ein C11 wäre sicher wünschenswert, aber die Frage ist, ob die Montierung (IEQ45 Pro) diese mit dem Spektrographen fotographisch bewältigen kann. Bei der Lichtsituation am Aufnahmeort (im Wesentlichen mehrere fette Na-Dampflampen, Zeitungslesen ist kein Problem …) ist fraglich, was bei schwierigen, lichtschwachen Objekten möglich ist (ohne Gitterwechsel mit Auflösungsverlust). Da ich keine feste Sternwarte betreibe, ist das für jede Beobachtungssession erforderliche Aufbauen, Justieren etc. natürlich zeitraubend und nervig. Kurzfristig auftretende Wolkenlücken können nicht ausgenutzt werden, um schnell ein fehlendes Spektrum für eine Zeitreihe aufzunehmen.

Das 1200er Gitter scheint ein ganz guter Kompromiss für helle „Standardobjekte“ zu sein. Als nächstes soll mit einem holografischen 2400er Gitter nachgerüstet werden, um die Auflösung und damit auch die Messfehler deutlich zu verbessern.

Bei der Kalibrierung mit Ne-Ar Spektrum habe ich nicht die für eine Kalibrierung optimal kleinste Spaltbreite verwendet, sondern diejenige, die sich bei Optimierung der Sternspektren ergab, beibehalten. Es ist zu testen, ob ein ständiges Nachstellen der Spaltbreite wirklich signifikant bessere Daten liefert oder eher kontraproduktiv ist.
Ohnehin ist der Spalt sicher optimierungsfähig. Noch erscheint der Spalt im Guider breiter, als er tatsächlich ist, wohl durch nicht optimal geschliffene Kanten. Es sollen aber weiter Oberflächenspiegel statt Metall für den Spalt verwendet werden (Reflektivität). Als weitere Fragen stellen sich mir:

Ist BASS Project als Auswertesoftware hinreichend geeignet? Wo lägen die Vorteile bei Wechsel auf ISIS oder gar IRAF?

Wie bekomme ich aus SBS einen Export der Daten zu Excel?

Der Spektrograph ist ohne interne Flat-Beleuchtung konstruiert. Wie wichtig ist eine solche in der Praxis, bzw. in welchen Fällen ist sie wirklich relevant?

Ich bin natürlich für jeden Tipp dankbar, wie ich den Spektrographen weiter optimieren und auch die Auswertungen verbessern kann.

Merci für Euer Feedback und beste Grüße,

Thorsten

Quellen:
[1]: http://www.astrosurf.com/buil
[2]: Ken M. Harrison, Astronomical Spectroscopy for Amateurs, Springer 2011
[3]: Simspec, SIMSPEC V4.0 English version, by Ken Harrison , original version by Christian Buil
[4]: Richard Walker, Glimmstarter RELCO SC480, Atlas der Emissionslinien, V. 3.0, 2015
[5]: John Paraskeva: BASS Project - Basic Astronomical Spectroscopy Software, V. 1.4, 2014
[6]: iMerge – Image stacking and Mosaic Making Utility, V 1.2, Jon Grove 2003
[7]: Liege Solar Spectral Atlas: 3601.0 - 9300.0 Ångstrom units, http://fermi.jhuapl.edu/liege/s00_0000.html
[8]: SpecRaVE: Spectroscopic Radial Velocity Evaluation, Version 2.0, Helmut Jahns und Roland Bücke 2009
[9]: SBS Spectroscopic Binary Solver v.1.4, Delwin O. Johnson, 2004

Hallo Thorsten,
ich gratuliere Dir zu diesem hervorragenden Erstlingswerk. Man sieht die Verwandtschaft mit dem Lhires natürlich sofort. Mich würde folgendes interessieren:
1. Gewicht
2. Wie groß ist der Bereich, den man mit einer Aufnahme erfassen kann?
3. Wieviel Linien hast Du um Halpha zur Kalibration zur Verfügung?
Sehr gut finde ich die Möglichkeit der Fokussierung von außen. Den Mechanismus habe ich allerdings nicht verstanden. Den verstellbaren Spalt würde ich so schnell wie möglich gegen einen festen Spalt austauschen, da nur ein solcher die exakte Reproduzierbarkeit gewährleistet.
Eine kleine Bitte habe ich. Mach bitte nicht jedesmal ein neues Thema auf.
Viele Grüße
Christian

Das ist ja ein Ding, Thorsten!!! So still und leise bastelst Du im Hintergrund um dann wie eine Bombe einzuschlagen. Das ist eigentlich ein Skandal ist für mich aber das Projekt des Jahres!

Die Umsetzung ist absolut überzeugend. Insbesondere das massive Gehäuse wird die Durchbiegungen auf ein Minimum reduzieren. Ist das CNC-gefräst? Du hast damit ein wesentliches Problem von LHIRES und L200 erkannt. Den einstellbaren Spalt finde ich super, das sollte bei einem Seeingscheibchen von rund 50µm praktikabel sein. Ob die Grenzgrößen nach Simspec realistisch sind, wird sich zeigen. Simspec ist da nicht so zuverlässig. Aber egal, das wirst Du dann sehen.

Zur Datenreduktionssoftware bin ich vorbelastet und ich würde immer MIDAS oder noch besser IRAF nehmen. Du kannst LINUX auf dem PC emulieren und MIDAS laufen lassen. Schau mal in unsere oberste Webseite unter „MIDAS mit VMware“. Das klappt hervorragend und dann hast Du ein Tool, was alles kann. Hilfe gibt es dazu auch bei uns. Ich würde nicht mit Amateursoftware anfangen. Dazu hast Du ein zu gutes Gerät gebaut. Profi-Tools sind zehntausendfach getestet, sind keine Black-Box und liefern zuverlässige Ergebnisse. Und mit ein wenig Routine sind Kommandozeilen viel schneller als das Klicken mit der Maus.

Zu Deinen Messungen sage ich jetzt nichts mehr weil sie mich eh umhauen! Ich gratuliere!

Ohne Flatfields geht gar nichts. Sie sind die zentralen Korrekturaufnahmen. Du kannst sie extern aufnehmen. Das ist aber ein weites Thema.

Gruß, Thomas

Hallo Thorsten,
ich bin in unserer Gruppe zwar nicht für das Journal für Astronomie vom VdS zuständig, erlaube mir aber trotzdem Dich zu bitten, dies zu einem Beitrag zusammenzufassen. Ich glaube nicht, daß die für das JfA zuständigen Kollegen Einwände haben.
Bezgl. IRAF möchte ich mich Thomas voll und ganz anschließen. Es handelt sich fraglos um die unter Profis gebräuchlichste Software. Die Handhabung ist einfacher als es zunächst den Anschein hat. Vor allem bietet es auch für Sonderfälle Möglichkeiten an. Midas ist da wesentlich unhandlicher. Bass kenne ich nicht, aber eine Einführung, die ich im Internet gefunden habe, fand ich nicht sonderlich hilfreich.
Die kommerziell erhältlichen Spalte sind nicht übermäßig teuer. Von Shelyak gibt es einen verspiegelten Vierfachspalt mit 23, 27, 31 und 35 mü für 249,- EUR.
Viele Grüße
Christian

Hallo Christian,

merci für die Blumen ...

1. Gewicht: Der Spektrograph wiegt ohne Kameras ca. 2,8 kg
2. Wie groß ist der Bereich, den man mit einer Aufnahme erfassen kann? Mit der HX916 beim 1200er Gitter ca. 340 Å, beim 300er Gitter ca. 1500 Å, beim 100er Gitter ca. 4500 Å.
3. Wieviel Linien hast Du um Halpha zur Kalibration zur Verfügung? Mit der Ne-Ar-Lampe (Relco SC480) habe ich zwischen 6350 und 6700 Å ca. 15 unterschiedlich starke Linien, von denen ich 4 zur Kalibrierung nutze.
Sehr gut finde ich die Möglichkeit der Fokussierung von außen. Den Mechanismus habe ich allerdings nicht verstanden.Die Zahnstange ist fest am Boden des Spektrographen. Mit dem Fokussierrad bewegt man den Kollimator gegen die Zahnstange. Dabei bewegt sich allerdings die Drehachse mit. Mit einer weiteren kleinen Schraube kann man die Gängigkeit regulieren. Den verstellbaren Spalt würde ich so schnell wie möglich gegen einen festen Spalt austauschen, da nur ein solcher die exakte Reproduzierbarkeit gewährleistet. Das ist natürlich ein Punkt. Aber muss denn der Spalt immer exakt gleich sein, wenn ich nicht gerade Exoplaneten detektieren will? Wieviel µm Gang wären noch akzeptabel? Ich kalibriere ja danach eh an Ha oder Ne-Ar. Je nach Helligkeit und Ausdehnung des Objekts und Seeing spiele ich ganz gerne auch mal mit dem Spalt, um einen optimalen Kompromiss zwischen Spektralstreifen des Sterns und Schärfe der Kalibrierlinien zu erhalten.
Eine kleine Bitte habe ich. Mach bitte nicht jedesmal ein neues Thema auf. Ok, sorry. Ich konnte nur 5 Bilder in ein Posting einfügen. Wie gehen denn mehr? Ich gelobe Besserung ...

Merci und beste Grüße,

Thorsten

Hallo Thomas,

merci, freue mich, dass es Euch gefällt!

Insbesondere das massive Gehäuse wird die Durchbiegungen auf ein Minimum reduzieren. I hope so, aber die Frage ist, ob dadurch nicht Equilibrierungszeit und Temperaturdrift stärker sind, muss sich noch zeigen.
Ist das CNC-gefräst? Die Oberflächen sind plangefräst, die Schnitte vom Alu-Dealer, einige unkritische Kanten musste ich selber sägen.
Den einstellbaren Spalt finde ich super, das sollte bei einem Seeingscheibchen von rund 50µm praktikabel sein. Bis her klappt es wohl ganz gut. Es fehlt mir halt noch an Statistik.

Zum Sprung nach IRAF brauch ich wohl noch ein bisschen ... Der Mensch ist ja ein natürliches System und strebt von daher den Zustand kleinster Energie an:-). Na ja, wie gesagt würden mich hier auch die Multi-User Erfahrungen interessieren. BASS wird ja doch wohl richtig rechnen?

Ohne Flatfields geht gar nichts. Sie sind die zentralen Korrekturaufnahmen. Du kannst sie extern aufnehmen. Das ist aber ein weites Thema. Da muss ich mich wohl noch einarbeiten ...

Merci und beste Grüße,

Thorsten

Man könnte das sicher schnell zu einem Artikel anpassen, wär aber wohl ein paar Seiten lang ... Ich weiß auch nicht so recht, ob und wenn für welches Forum das ggf. geeignet wäre ...

In jedem Fall schon mal danke für Euer Feedback!

Beste Grüße,

Thorsten

Hallo Thosten,

ich kann mich nur anschließen, Gratulation zu diesem Projekt, bitte unbedingt einen Bericht für das Journal machen.
Zur Software, ich selber arbeite mit MIDAS und verwende BASS für die Header Einträge, dafür wird eine recht komfortable
Eingabemaske geboten. Würde, wie oben schon erwähnt empfehlen, unbedingt mit MIDAS oder IRAF zu arbeiten, da geht
kein Weg vorbei!

Gruß
Siegfried

Hallo Thorsten! Noch einmal zur Datenreduktion: Das ist ein wichtiger Punkt: Wir wissen es nicht und haben bei Amateursoftware wilde Sachen erlebt. Du hattest geschrieben "...denn ich wollte schon einen „richtigen“ Spektrographen zum Daten sammeln...". Dann muss die Software aber auch zuverlässig sein.
Für eine möglichst genaue RV-Messung brauchst Du eigentlich mehr Linien!
Nein, das ist prinzipiel unnötig, hat aber natürlich Auswirkungen auf die Wellenlängenkalibrierung. Und wenn Du die Spaltweite nach der Sternaufnahme änderst, verursachst Du u.U. mechanische Verschiebungen.

Auch ich möchte Dich zu einem Text motivieren. Allerdings ist der Platz im VdS-Journal begrenzt und eigentlich passt das auch eher unser Fachgruppenjournal SPEKTRUM (am besten in Englisch - schau das mal in unserer Webseite an). Da kann man dann auch mehr in die Tiefe gehen als beim VdS-Journal. Wir und besonders unser Editor Thomas Hunger würden uns sehr freuen.

Gruß, Thomas

Hallo,

ich habe die Vier Threads zu einem zusammengeführt.
@Thorsten:
Falls die Anzahl der Bilder wieder ein Problem darstellt, einfach statt neue Themen einen neuen Beitrag im schon erstellten Thema hinzufügen.

Schöne Grüße,

Gerrit

Hallo Thorsten,
die Spaltbreite wirkt sich auf das Auflösungsvermögen, das so genannte R, aus. Wenn man eine Serie von Messungen mit ein und demselben Objekt macht, sollten die Spektren möglichst vergleichbar sein. Wenn bei einem verstellbaren Spalt die Reproduzierbarkeit gewährleistet ist, ist das natürlich kein Problem.
Wie groß die Toleranz sein darf, kann ich nicht sagen. Das wird auch von Gerät zu Gerät unterschiedlich sein. Beisehr schlechtem Seeing ist es allerdings besser, einen breiteren Spalt zu verwenden, um das S/N zu verbessern.
Um nicht jedesmal ein neues Thema aufzumachen, drück einfach den Antwortknopf, gleichgültig, ob Du Dir selber oder jemandem anderes antwortest.
Wenn Interesse vorliegt, bin ich gerne bereit einen IRAF-Einführungskurs zu veranstalten.
Viele Grüße
Christian

Hallo nochmal an alle,

Danke für Eure Hinweise und Kommentare.
Bzgl. der Auswertesoftware scheint hier ja wohl eine klare Position zu bestehen ...

@Thomas
In der Tat habe ich festgestellt, dass Bass nicht immer exakt dieselben Ergebnisse liefert. Z.B. bei der Minimum-Bestimmung gibt es jedes Mal kleine Abweichungen, da es ja über die Maus gesteuert ist...

@Christian
vielen Dank für das Angebot mit dem IRAF Kurs. Momentan ist alles noch recht neu für mich. Bisher hatte ich mich auf die technische Seite fokussiert. Sicher muss ich auf die Softwareseite noch größeres Augenmerk legen... wenn es sich konkretisiert komme ich gerne auf Dich zurück.

Mit Dank und besten Grüßen,

Thorsten

Hallo Thorsten! Man sollte der Fairness halber sagen, dass die Mehrheit in der FG und vorallem bei ARAS Amateurtools unter Windows nutzt und durchaus brauchbare Ergebnisse liefert. Die Meinung in unserer FG ist durchaus zwiespältig! Das liegt m.E. aber hauptsächlich daran, dass Amateure aus der Windowswelt kommen und vor Unix/Linux zurückschrecken. Ich meine, dass man bei einem professionellen Ansatz (so hatte ich Dich verstanden und das zeigt auch Dein Gerät) professionelle Tools nutzen sollte. Insbesondere dann, wenn man für Alternative noch völlig offen ist. In jede Software musst Du Zeit investieren. Ich halte es daher für klug, diese Zeit optimal zu nutzen und gleich mit der sicheren und auf lange Sicht zeitsparenden Alternativen zu arbeiten. Ich finde es erstaunlich, dass Kollegen sogar unterschiedlich Tools für verschiedene Schritte nutzen und zwischen Programmen hin und her springen. Eine eindeutige Bewertung würden Daten liefern, die parallel unter Windows und Linux reduziert worden sind. Doch das gibt es bisher nicht. Vor allem in der Profi-Community wird durchaus wahr genommen, womit reduziert wurde, insbesondere, wenn Du mal etwas publzierst (und das wirst Du mit Deinem Gerät sicher tun). Dann kann es durchaus problematisch werden, wenn Du auf Nachfrage nicht genau sagen kannst, was die Software eigentlich tut. Bei MIDAS und IRAF ist das kein Problem weil sie hinreichend dokumentiert und getestet sind. Ich hatte meine Diplomarbeit mit MIDAS und meine Doktorarbeit mit IRAF reduziert. Tendenziell fand ich IRAF userfreundlicher. Doch das ist wahrscheinlich Geschmacksache.
Gruß, Thomas

Hallo Thorsten,

auch von mir einen fetten Glückwunsch zu diesem explosiv-professionellen Erscheinen.

Da kann man evtl. etwas "detailiertere Vorschläge" machen.

Für die Orbitparameterbestimmung sind anderen Linien etwas besser geeignet als Linien die auch auf die chromosphärische Vorgänge sensitiv sind.
Bei Mizar z.B. eignen sich die beiden Si II Linien 6347 & 6371 besser.

Dabei würde mich interessieren, wie Du nun die RVs gemessen hast (leider konnte ich Deinen Beitrag nur überfliegen)? Linienminimum bestimmt durch (Auge, Fit)? Relative Messungen sind ja schon gut, ohne den Zero-Point mit einem angekoppelten Gerät. Hier allerdings kommen dann schnell die Vorteile eines Échelles zu tragen.

Wenn Du, so wie die Messungen vermuten, Dich mit Doppelsternen beschäftigen willst, dann sind die Tools CroCo und Spectangular (verfügbar demnächst für Win und Linux) evtl. interessant:

https://dpsablowski.wordpress.com/disentangling/

Beste Grüße aus Uppsala,
Daniel

_________________
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 Daniel,

zunächst mal merci und Grüße nach Uppsala.
Leider habe ich die bei meinen Aufnahmen knapp verfehlt. Das nächste Mal weiß ich es besser.
Die Minima sind mit BASS ermittelt. Aber mir ist nicht ganz klar, wie BASS es macht. Ich glaube es ist kein richtiger Gaußfit. Hatte überlegt, das mit SpecRaVE zu machen, aber ich habe dann den einfachen Weg des Mausklicks in BASS genommen...
Danke für den Hinweis. Ich habe mir noch gar kein spezielles Feld ausgesucht. Ich will erst mal sehen, wie weit ich messtechnisch mit dem Instrument komme (Auflösung, Reproduzierbarkeit) und dann überall mal reinschnuppern und schauen, wo ich mich vertiefen will. Allein die Gewinnung der Daten finde ich schon mal spannend, und ich möchte sie mittelfristig in möglichst guter Qualität gewinnen können.

Danke und beste Grüße,

Thorsten

Hallo Thomas
Ich finde das zu pauschal.

Wie bzw. ob ein Programm richtige Ergebnisse liefert hängt nicht vom Betriebssystem ab. Prinzipiell kann man jeden Source-Code für jedes OS kompilieren. Und ich würde auch nicht so weit gehen und sagen, das Tools, die von einem "Amateur" in seiner Freizeit geschrieben wurden nicht auch für professionelle Arbeiten gehen. Es liegt am Source-Code und daran, dass die Routinen korrekt implementiert sind. Auch ein Profi, der für seinen Spaß bezahlt wird, kann Fehler machen!
Natürlich ist die Community größer und Bugs werden schneller ausgeräumt.
Dennoch ist eine solch grobe Pauschalisierung über das verwendete OS nicht gerechtfertig. Wir kennen alle die Fehlerchen von VSpec. Aber andere Programme wie Audela oder ISIS produzieren ganz überzeugende Ergebnisse (ohne dass ich das selbst getestet hätte) - das hat alles nichts mit dem OS zu tun.

Ausserdem, kann man Benutzerfreundlichkeit und GUI-Qualität zwischen Windows und Linux nicht mehr als Argument verwenden, dass der Einstieg in eine Unix-Umgebung schwierig(er) wäre. Die meisten Unix-Distributionen sind ebenso intuitiv, ich wage sogar zu sagen, intuitiver als Win!

Das OS sagt nichts drüber aus, ob der User nun professionell arbeitet oder nicht. Selbst bei den Profis ist Windows verbreitet - zumindest für alltägliche Aufgaben.


LG,
Daniel

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Daniel P. Sablowski

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Thomas,

I believe the laser cut aluminium one piece housing with rigid side plates, combined with the CNC precision components and the multi (10 slit gaps) reflective slit assembly make the Spectra-L200 a very rigid assembly. A completely different assembly from the LhiresIII.

John (BASS Project) is very helpful and cooperative. I'm 100% sure he can answer any question you may have about the detailed mathematics/processes involved with the BASS Project software - you just have to ask.
Ken

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" Astronomical Spectroscopy for Amateurs" - Springer

Hallo Daniel! Ich bin ganz Deiner Meinung! Ich habe mich missverständlich ausgedrückt. Es handelt sich hier um einen mittelbaren Zusammenhang weil Amateure nun einmal immer unter Windows arbeiten. Solange deren Tools aber keinen Einblick in die Hintergründe liefern, ist das Problem eben (mittelbar) wiederum ein OS-Problem. Entscheidend ist mein Satz "Profi-Tools sind zehntausendfach getestet, sind keine Black-Box und liefern zuverlässige Ergebnisse." Ich empfehle daher, sofort mit diesen Werkzeugen zu arbeiten.
Gruß, Thomas

Hi Ken! Maybe, but believing is not knowing (neither the slit has something to do with rigidness nor laser cut pieces). I appreciate that you defend your own product but as long as there is no rigid comparison, as I tried for eShel and BACHES, we simply do not know. In the meantime I believe in material thickness.
Cheers, Thomas

Hallo Thomas,
eine meiner ersten Hausaufgaben in theoretischer Mechanik ging ungefähr so:
Schneiden Sie aus einem (kreisrunden) Baumstamm einen Balken mit maximaler Tragfähigkeit. Zur Erinnerung: Die Tragfähigkeit ist proportional zur Breite und näherungsweise proportional zum Quadrat der Höhe eines Balkens. (Auch in Analysis I sehr beliebt)
Was folgt daraus? Der eigentliche Kasten kann sich höchstens durch Scherkräfte verbiegen, wenn die Kamera ein entsprechendes Drehmoment ausübt. Deshalb sollte man öfters eine Kalibrationsaufnahme einschieben. Ich mache das meistens nach 1/2 h. Kritisch ist der Anschluß an das Teleskop. Beim Lhires werden dort die Kräfte durch eine 8 mm dicke Platte aufgefangen. Ebenso kritisch ist aber auch die entsprechende Stelle am Teleskop!
Der Spektra-L200 ist wahrscheinlich ein sehr gutes Gerät, vor allem durch den verstellbaren Spalt. Bzgl. der Auflösung kann er aber offensichtlich nicht mit dem Lhires mithalten. Er ist für eine Öffnung von 1:7 gebaut, der Lhires 1:10, was mit den meisten SCs besser harmoniert. Aber offensichtlich ist der Spectra-L200 hauptsächlich für Refraktoren gedacht. Wieweit das das R beeinflusst, kann ich nicht sagen. Da seid Ihr mehr in der Materie drin.
Viele Grüße
Christian

Christian,
I am a qualified (Hons Degree) in structural engineering....
The solidity of the structure does not always equate to the rigidity of the structure.
The monocoque design (stressed skin) (https://en.wikipedia.org/wiki/Monocoque ) plus the CNC machined blocks supporting the critical elements gives very good light weight rigidity.
The larger collimating lens and gratings (30mm sq.) in the Spectra-L200 give good performance at f ratios down to F7 - giving opportunities for more applications.
The performance of a good spectrograph is not just influenced by element deflections but relative deflections affecting the optical axis and thermal expansions/ contractions.
The limiting R value for the Spectra-L200 is due to the 1800 l/mm grating maxima; the LhiresIII uses a 2400 l/mm grating. This was a basic design choice.
These are factors which should be considered in your design calculations.

2016-06-14 3:21 GMT+10:00 Christian Netzel <fg-spek-tech@vdsastro.de>:
Link zum neuen Beitrag: http://spektroskopieforum.vdsastro.de/v ... 445#p27917

> Thomas Eversberg wrote:

> Hi Ken!

> Maybe, but believing is not knowing (neither the slit has something

> to do with rigidness nor laser cut pieces). I appreciate that you

> defend your own product but as long as there is no rigid comparison,

> as I tried for eShel and BACHES, we simply do not know. In the

> meantime I believe in material thickness.

> Cheers, Thomas

Hallo Thomas,

eine meiner ersten Hausaufgaben in theoretischer Mechanik ging

ungefähr so:

Schneiden Sie aus einem (kreisrunden) Baumstamm einen Balken mit

maximaler Tragfähigkeit. Zur Erinnerung: Die Tragfähigkeit ist

proportional zur Breite und näherungsweise proportional zum Quadrat

der Höhe eines Balkens. (Auch in Analysis I sehr beliebt)

Was folgt daraus? Der eigentliche Kasten kann sich höchstens durch

Scherkräfte verbiegen, wenn die Kamera ein entsprechendes Drehmoment

ausübt. Deshalb sollte man öfters eine Kalibrationsaufnahme

einschieben. Ich mache das meistens nach 1/2 h. Kritisch ist der

Anschluß an das Teleskop. Beim Lhires werden dort die Kräfte durch

eine 8 mm dicke Platte aufgefangen. Ebenso kritisch ist aber auch die

entsprechende Stelle am Teleskop!

Der Spektra-L200 ist wahrscheinlich ein sehr gutes Gerät, vor allem

durch den verstellbaren Spalt. Bzgl. der Auflösung kann er aber

offensichtlich nicht mit dem Lhires mithalten. Er ist für eine

Öffnung von 1:7 gebaut, der Lhires 1:10, was mit den meisten SCs

besser harmoniert. Aber offensichtlich ist der Spectra-L200

hauptsächlich für Refraktoren gedacht. Wieweit das das R beeinflusst,

kann ich nicht sagen. Da seid Ihr mehr in der Materie drin.

Viele Grüße

[color="#888888]Christian

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"Astronomical Spectroscopy - The Final Frontier" - to boldly go where few amateurs have gone before....
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"Astronomical Spectroscopy for Amateurs" 

"Grating Spectroscopes - How to use them"
"Imaging Sunlight - using a digital spectroheliograph" - Springer

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Hello Ken,
that is exact what I was saying. The thickness of the shell is not so essential. Nevertheless, I think that my example with a girder helps to understand this.
Cheers
Christian

From my point of view it is whishful thinking to define the flexure magnitude and its true origin for a specific already existing spectrograph as long as this is not tested and quantified. I would say, in this context it does not matter if material thickness or any other design has a major influence on flexure. I am sorry to say it, but as long as this is not clearly specified, assumptions about the L200 stability remain speculative and are sales promotion. The latter should be restricted to the respective company website especially when written in a thread about a different project.
Cheers, Thomas

Thomas,
My reply was directed in answer to your comment about perceived "weaknesses" in the mechanical design of the Lhires111 and the Spectra-L200. Based on your replies, this seems to be an uninformed opinion, rather than having any factual basis.
I will refrain from any further discussion.

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" Astronomical Spectroscopy for Amateurs" - Springer

Well, Ken, in best scientific tradition this forum illuminates pros and cons of arguments and illuminates proven and unproven statements. There are already some examples in the amateur community where manufacturer claims are proofed wrong. So, if you announce your product in a discussion forum and you take even part in this discussion then you should expect frank questions and arguments. In contrast, you can easily proof me wrong by delivering respective rigidity tests for your L200.
A manufacturer should be aware of this seller-buyer constellation, especially in a forum. It is not convincing, if he can not go along with it.
Thomas

Am Dienstag, den 14.06.2016, 12:32 +0200 schrieb Ken Harrison: Yes! I'm afraid this is all we can do.

But we want to continue talking about our hobby.
I do not know how and where. This makes me sad.

günter

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Im längsten Frieden spricht der Mensch nicht so viel Unsinn und Unwahrheit als im kürzesten Kriege. (Jean Paul)

Yes I have the same opinion as Günter and we have to search for other ways to communicate. It is so and we can't change this.


berthold