Spettroscopia stellare a bassa risoluzione

Stellar low and medium resolution spectroscopy: beyond the "Star analyser"

E’ da tempo che avevo in mente la costruzione di uno spettroscopio stellare, di peso e dimensioni contenute a risoluzione medio- bassa, ma superiore all’ottimo Star Analyser.

Il primo, Starlit,(acronimo di Star Littrow) è uno spettroscopio autocollimante, di dimensioni contenute, ma avvertibili, costruito intorno ad un reticolo a riflessione Edmund da 150 l/mm di 30 mm di lato, di risoluzione spettrale teorica di 4500.Mi sembra uno strumento facilmente usabile anche da telescopi e montature medie (ca 1Kg di peso per 30 cm di lunghezza) reticolo facilmente intercambiabile.Nell’immagine allegata si osserva applicato ad un rifrattore TMB 115/7, quindi uno strumento medio.La dispersione, misurata con una camera DMK 41,con pixel da 4.65 micron,sullo spettro di Sirio, stata di 3 A/pixel.l'Ottica, di recupero e di prezzo veramente modesto, è stata un obiettivo da fotocopiatrice di 150 mm di focale.Il sistema di deviazione del fascio ottico è stato ottenuto con la modifica di una guida fuori asse commerciale Celestron.In pratica tale strumento pesa meno della metà di CLAUS (il mio spettroscopio a lente cilidrica) che, con i suoi 2,5 Kg , che divengono 3-4 Kg applicandovi una camera di medie dimensioni, resta di difficile utilizzo per chi abbia strumenti, come molti rifrattori, con sistemi di messa a fuoco crayford o a cremagliera.

It 's time that I had in mind the construction of stellar spectroscopes small in weight and dimensions of medium-low resolution,a bit higher in perfomances than the excellent Star Analyser.
In fact, the products were two:
The first, Starlit, (acronym for Star Littrow) is a small size spectroscope, small, but still noticeable, built around a reflective grating Edmund 150 l / mm to 30 mm side,with the theoretical spectral resolution of 4500.It looks like an instrument easily usable even from medium telescopes and mounts (about 1 kg of weight for 30 cm in length) grating easily interchangeable.In the attached picture it can be seen applied to a TMB 115/7 refractor, .The dispersion, measured with a camera DMK 41, with 4.65-micron pixel,with the spectrum of Sirius, was 3 A / pixel.lThe optics, of surplus and very low price,is a 150 mm FL copy lens.The system of deviation of the optical beam has been obtained with some moddings to a Celestron off-axis guide .

Qui di seguito i risultati dl primo test su una stella luminosa, Sirio.Ben visibili e pronunciate, come debbono, le righe della serie di Balmer dell'Idrogeno nel Blu.

Volevo, tuttavia, lo spettroscopio più piccolo che ci possa essere, un livello più su dello S.A, ma usabilissimo anche con telescopi e montature veramente modesti.In questi giorni l’ho assemblato con materiale a disposizione, tra cui gruppi ottici di obiettivi fotografici e una fenditura di Surplushed: il cuore è (ovviamente) lo Star Analyser, ma possono essere usati vari tipi di reticoli a trasmissione, suppongo tuttavia non oltre le 150 l/mm,(forse 200) in quanto trattasi di spettroscopio “classico” con le ottiche in linea col raggio diffratto che esce dallo SA.

Il nome è simile al precedente Starlis,(Star Light Spectroscope) ma fra i due esiste un abisso quanto a peso, dimensioni ed usabilità.Il peso di quest’ultimo strumento è infatti di soli 500 grammi per 12 cm di lunghezza e 60 mm di diametro max, quindi quanto quello di un oculare da 50 mm a lungo fuoco, come si vede nell’immagine, dove sono confrontate le rispettive dimensioni.La somiglianza dei nomi con lo strumento precedente implica anche quella in una certa intercambiabilità di componenti: la fenditura è (per ora ) la stessa, dato che la originaria fenditura di SS è stata pesantemente modificata inserendola in un sistema con innesto 31,8 maschio da una parte, ed a vite 42 x1 dall’altro, in modo che la stessa può essere facilmente smontata e rimontata.In prosieguo, comunque , le fenditure saranno diverse.

La dispersione di Starlis è di 7,7 A/pixel, misurata su una fenditura molto aperta (ca 1 mm) data la scarsa sensibilità della camera usata, una videocamera Imaging Source DMK 41, ottima per riprese planetarie , ma poco adatta in spettroscopia.L’uso di tale camera è stato volutamente dettato dalla volontà di vedere come lo strumento si comporta con CCD non dedicati, come videocamere e webcam, diffusissime tra gli amatori.

Nell’immagine relativa è riportato lo spettro di Vega, come registrato dalla camera con l’ordine 0, la sua elaborazione ed il profilo spettrale corretto per la risposta con VSpec.La praticità dell’oggetto è che rientra nel campo anche l’immagine della stella di ordine 0, sulla quale può effettuarsi la messa a fuoco e la guida.Penso inoltre che chiudendo ulteriormente la fenditura la dispersione e risoluzione spettrale possa ulteriormente, anche se di molto, migliorare.

Avevo in un primo tempo pensato ad aggiungere una guida fuori asse per la guida,ma ci ho ripensato, per la difficoltà di porre la stella di guida di ordine 0 sul chip di guida e lo spettro su quello di ripresa.Ho, invece, pensato adusare un beam splitter 30/70 (30% di luce dal lato guida e 70% dal lato ripresa), con una perdita di luce tutto sommato accettabile: sarà la mia prossima prova con lo strumento.

I, however,wanted the smallest spectroscope that could. so it must be smaller, a higher level of the Star Analyser, but also usable with small telescopes and mounts .In these days, I assembled it using the available material including camera lenses and a slit of Surplushed: the heart is (obviously) the Star Analyser, but may be used various types of transmission gratings, but, however not more than 150 l / mm, (perhaps 200) since it is a "classic" spectroscope with the optics in line with the diffracted optical beam exiting the SA.
The name , STARLIS, (Star Light spectroscope) is similar to the previous but between the two there is a gap as to weight, dimensions and usability.The weight of the latter instrument is in fact only 500 grams per 120 mm in length and 60 mm maximum in diameter, so as that of a 50 mm eyepiece , as we see in the image where they face their dimensions.LThe similarity of names with the previous instrument also implies a certain interchangeability of components: the slit is the same, since the original slit of Surplushed has been heavily modified by inserting it in a system with 31.8 male coupling on the one hand, and a 42 x1 screw on the other, so that the same can be easily disassembled and remounted.In hereinafter, however, the slits will be different.
STARLIS dispersion is 7.7 A / pixel, measured on a slit wide open (about 1 mm) because of the low sensitivity of the camera used, a video camera Imaging Source DMK 41 of 4,65 micron pixels, great for planetary shots, but unsuitable in spectroscopy. The use of this camera for testing was deliberately done to see how the instrument works with non-dedicated CCD, such as cameras and webcams, widespread among amateurs.
The image shown hereunder is the spectrum of Vega, as recorded by the camera with the order 0, and the response corrected spectral profile processed with VSpec.The convenience of the object is that it shows also the order 0 star image, on which may be carried out both the focus and the guide. Further closing the slit dispersion and spectral resolution can further, even not much, improve.
I at first thought to add off-axis guider, but I thought better, because of the difficulty of placing the guide star of order 0 on the guide chip and the spectrum on imaging one.I, however, have been thinking to use a 30/70 beam splitter (30% of light from the guide camera's side and 70% on imaging camera), with a loss of light quite acceptable: it will be my next test with the instrument.