Última atualização:
03/10/2015


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Espectrógrafo LHIRES III

LHIRES III

 

CARACTERÍSTICAS

O Espectrógrafo Lhires III foi projetado para ser utilizado em pequenos telescópios, tipicamente telescópios de abertura 8" f/10. No OPD, ele é mais adequado para ser utilizado no telescópio Meade de 40 cm, que possui a razão focal e escala de placa ideais para este espectrógrafo.

Porém, ele já foi instalado no telescópio Zeiss do OPD, com ótimos resultados. Com a implementação do auto guider e do acompanhamento automático da cúpula neste telescópio, a operação se tornará bem mais fácil.
Também pode ser instalado no telescópio B&C com resultados similares ao Zeiss.

É um espectrógrafo de fenda longa, com desenho óptico do tipo Littrow, de  baixa a média resolução (R = de 1000 a 18000) de acordo com as 4 opções de redes de difração: 300, 600, 1200 e 2400 linhas/mm.

A resolução, definida pela razão λ/Δλ, quando utilizado nos telescópios Zeiss e B&C, é menor devido à necessidade de se usar uma fenda mais larga, por causa da escala de placa desses telescópios.

O Lhires III possui algumas opções de fendas com aberturas diversas: 15, 19, 23, 35, 50, 75 e 100 micra.
Para uma configuração Littrow, onde o colimador e a câmera tem distâncias focais iguais, a largura da fenda projetada sobre o detector é igual à largura nominal da fenda.

Fenda(μ) Meade 40 (50,76"/mm)
segundos de arco
Zeiss (27,5"/mm)
segundos de arco
B&C (25,9"/mm)
segundos de arco
15 0,761 0,412 0,376
19 0,964 0,522 0,477
23 1,167 0,632 0,577
35 1,777 0,962 0,878
50 2,538 1,375 1,254
75 3,807 2,062 1,882
100 5,076 2,750 2,509
Largura espacial das fendas nos telescópios Meade 40, Zeiss e B&C, em segundos de arco

Uma lâmpada para calibração de Ne-Ar vai montada no próprio espectrógrafo. Porém no telescópio Zeiss ou B&C é disponibilizado um conjunto de lâmpadas de calibração com lâmpadas de He-Ar, Ne-Ar e tungstênio.

DETECTOR

O detector utilizado é o ATIK 460EX com sensor Sony ICX694 de 2750 x 2200 pixels de dimensões 4,54 x 4,54 micra

O CCD pode ser resfriado até 25 graus abaixo da temperatura ambiente.

ATIK 460 EX - QE

 

ATIK 460EX - Linearidade
Linearidade - Câmera CCD Atik 460EX

 

 

O ESPECTRÓGRAFO LHIRES III INSTALADO NO TELESCÓPIO ZEISS

LHIRES no Tel. Zeiss

1- Espectrógrafo Lhires III instalado no telescópio Zeiss do OPD
2- Caixa seletora do modo de operação
3- Conjunto de lâmpadas de calibração He-Ar, Ne-Ar e contínuo
4- CCD principal Atik 460EX
5- CCD de guiagem Atik Titan (foi substituido pelo EMCCD Andor Luca)
6- Fonte de alimentação dos CCDs e lâmpada de Ne-Ar do próprio espectrógrafo

 

PROGRAMA DE AQUISIÇÃO

O programa de aquisição do Lhires III é ArtemisCapture@ que é de fácil utilização. Para a observação, pode-se pré-definir, na aba File, em Image File Header alguns parâmetros principais que serão gravados no cabeçalho das imagens, tais como: nome do objeto, telescópio, nome do observador e definição da precisão do tempo de exposição com até uma casa decimal.

Na aba View, deve-se abrir 3 janelas que serão acessadas para configuração do CCD e visualização das imagens adquiridas.
Na primeira delas Exposure Settings define-se os  tempos de exposição, binning, nomes das imagens e diretório onde serão salvas as imagens, secção das imagens e define-se a numeração sequencial para uma série de imagens.

Na janela Display options, pode-se regular a luminosidade e o contraste do display das imagens, zoom e mais opções de inserir um retículo para facilitar a guiagem (no caso de se usar o CCD de guiagem da Atik), imagem em negativo ou positivo, ajuste automático da imagem e uma opção anti-ofuscante do monitor (night vision).

Na terceira janela, Cooler settings, define-se a temperatura que o CCD deve chegar abaixo da temperatura ambiente. Pelo fabricante, a temperatura mínima é -25 graus Celsius.

Na aba seguinte, Camera, existem as opções para se fazer imagens individuais, imagens sequenciais em loop (sem salvar) e a opção, muito útil, para se mandar uma sequência de imagens, Sequencer, onde pode-se definir, para diversos tipos de imagens (Bias, flat, objeto, dark, etc), o nome das imagens, que serão gravadas de forma sequencial, o tempo de exposição, o número de exposições e mais alguns detalhes.

Na aba Quick existem alguns tempos de exposição pré-definidos.
           

Tela Artemis
Tela do programa de aquisição Artemis que controla o CCD Atik 460 EX

 

HEADER

Cabeçalho das imagens .FIT fornecidas pelo programa de aquisição Artemis. As palavras chaves TELESCOP, OBSERVER e OBJECT são as únicas que devem ser preenchidas pelo observador.

SIMPLE  =                    T                                                  
BITPIX  =                   16                                                 
NAXIS   =                    2                                                 
NAXIS1  =                 2749                                                  
NAXIS2  =                 2199                                                 
BZERO   =           32768.000000                                               
BSCALE  =             1.000000                                                 
DATAMIN =             0.000000                                                 
DATAMAX =           65535.000000                                               
INSTRUME=           'ATIK-460ex: fw rev 3.34'                                  
EXPTIME =           5.000                                                      
DATE-OBS=           '2015-06-03T16:52:30.78'                                      
XPIXSZ  =           4.540                                                       
YPIXSZ  =           4.540                                                      
XBINNING=           1                                                          
YBINNING=           1                                                           
XORGSUBF=           0                                                          
YORGSUBF=           0                                                          
XPOSSUBF=           0                                                          
YPOSSUBF=           0                                                          
CBLACK  =           295                                                        
CWHITE  =           970                                                        
CCD-TEMP=           -8.0                                                    
SWCREATE=           'Artemis Capture'                                          
RA      = '06:00:00'           / Alfa                                          
DEC     = '-10:00:00'          / Delta                                         
EPOCH   = '2000.0  '           / Epoca                                         
AIRMASS = '1.047   '           / Massa de Ar                                   
JD      = '2457191.10502'      / Data Juliana                                  
ST      = '05:10:59'           / Tempo Sideral                                 
HA      = '-0:49:42'           / Angulo Horario                                 
RDNOISE = '5e-     '           / Ruido de Leitura                              
TELESCOP= 'B&C     '           / Telescopio                                    
OBJECT  = 'HR2364  '           / Objeto                                         
FILTER  = 'Clear   '           / Filtro                                        
OBSERVER= 'Juliano '           / Observador                                    
COMMENT = 'image for test'     / Comentario                                  

 

EFICIÊNCIA DO SISTEMA LHIRES III + MEADE 40 cm

Com o LHIRES e fenda de 35 micra (1,78 segundos de arco), mais rede de 1200 linhas/mm instalado no telescópio Meade 40 do OPD, foi medido uma padrão espectrofotométrica HR5501, tipo espectral B9.5V de magnitude V=5,68, B-V=0,02. Com o lambda central em 4830 Å e tempo de exposição de 300 segundos, obteve-se uma relação sinal/ruido de aproximadamente 370.

 

EFICIÊNCIA DO SISTEMA LHIRES III + Zeiss 60 cm

O mesmo objeto acima (HR 5501) foi medido no telescópio Zeiss, com a mesma rede e com a fenda de 50 micra (~ 1,3 segundos de arco), no mesmo intervalo espectral. O tempo de exposição foi de 100 segundos. A relação sinal/ruido calculada foi a mesma do Meade 40, igual a ~370.

 

Exemplo de espectro

Exemplo de espectro de Eta Carina tomado com o telescópio Meade40cm e resolução R~3000 (rede 1200 linhas/mm) e S/N (contínuo) ~ 260. Tempo de exposição: 120 s


 

Layout óptico

O esquema óptico do Lhires III acima mostra a disposição dos componentes ópticos sob diferentes ângulos. O feixe de luz proveniente do telescópio é focalizado sobre a fenda. O dubleto funciona como colimador e câmera do espectrógrafo.

 

 

Esquema opto-mecânico

Esquema opto/mecânico Lhires III

 

 

Rede 1200 l/mm          
Dispersão média = 0,17A/pix

Lambda central (nm) Posição rede 1200 l/mm
400 4,30
440 4,80
475 5,20
505 5,60
537 6,00
569 6,40
607 6,90
645 7,40
686 8,00
725 8,50
762 9,00
780 9,45
830 10,00
880 10,50
930 11,00
980 11,50
1030 12,00

obs.: As posições da rede de difração com relação ao comprimento de onda central podem mudar consideravelmente para cada instalação da rede em diferentes missões. Recomenda-se a conferência da faixa espectral desejada antes de cada missão ou mudança do ângulo da rede.

 

Atlas de linhas da lâmpada Ne-Ar - rede 1200 l/mm

Atlas de linhas da lâmpada He-Ar - rede 1200 l/mm

 

 

Rede de 300 linhas/mm
Dispersão média = 0,73 Å / pix  (aprox. 6200 Å)

Lambda central (nm) Posição rede 300 l/mm
450 1,30
590 1,70
760 2,20
930 2,709

Atlas de linhas da lâmpada HeAr - rede 300 l/mm

 

 

REDE 600 linhas/mm
Dispersão média = 0,36 Å / pix (aprox. 6200 Å)

Lambda central (nm) Posição rede 600 l/mm
405 2,00
460 2,40
540 2,90
620 3,40
705 3,90
780 4,40
870 5,00
965 5,60

 

 

Rede de 2400 linhas/mm
Dispersão média = 0,078 Å / pix  (aprox. 6200 Å)

Lambda central (nm) Posição rede 2400 l/mm
389 9,90
410 10,50
437 11,20
460 11,90
509 13,30
557 14,70
580 15,40
600 16,10
646 17,50
682 18,90
720 20.15 *

* Limite para esta rede

 

Valores do micrômetro para posicionamento do comprimento de onda central para as 4 redes de difração disponíveis.