SuW Artikel über Echelle-Spektrografen

Die Mitglieder der Fachgruppe Spektroskopie beschäftigen sich mit der Beobachtung, Aufzeichnung und Analyse der Spektren von Sternen und weiteren astronomischen Objekten. Bei der Untersuchung von weit entfernten Sternen stellt deren Licht die einzige Informationsquelle dar. Daraus lassen sich jedoch höchst präzise und aufschlussreiche Erkenntnisse über Alter, Zusammensetzung und Zustand der Sterne gewinnen. Im Weiteren engagieren sich einige Mitglieder im Bau von Spektrographen unterschiedlicher Bauart.

Moderator: Michael Keiser

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peter
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SuW Artikel über Echelle-Spektrografen

Beitrag von peter » 09 Jun 2018, 14:21

Um auch einmal etwas hier zu posten:
kürzlich gab es in SuW einen interessanten Artikel über für Amateure erschwingliche (?) Echelle-Spektrografen.

Paul Herren: "Echelle-Spektrografen: Präzision in Farbe"; SuW 4/2018, Seite 64-72.
1) eShel von Shelyak Instruments
2) BACHES von Baader Planetarium

Es würde mich interessieren ob jemand in der Schweiz diese Geräte einsetzt, modifiziert (verbessert) oder gar selbst vergleichbare Spektrografen baut.

Gruss, Peter
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Michael Keiser
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Re: SuW Artikel über Echelle-Spektrografen

Beitrag von Michael Keiser » 10 Jun 2018, 11:05

Hallo Peter

Auch dich möchte ich im neuen SAG Spektroskopie Forum begrüssen und dir für den ersten geposteten Beitrag danken.

Gruss

Michael

m.huwiler
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Re: SuW Artikel über Echelle-Spektrografen

Beitrag von m.huwiler » 11 Jun 2018, 10:03

Hallo Peter

Ja es gibt eine kleine Produktion in der Schweiz:

http://www.eagleowloptics.com/eagleowlo ... /Home.html

Gruss

Martin

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Re: SuW Artikel über Echelle-Spektrografen

Beitrag von Michael Keiser » 12 Jun 2018, 22:59

Hallo Martin

Vielen Dank für deinen ersten Beitrag.

Herzlich willkommen im neuen Spektroskopie Forum der SAG.

Gruss

Michael

Richard
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Re: SuW Artikel über Echelle-Spektrografen

Beitrag von Richard » 13 Jun 2018, 21:28

Hallo Peter

Hier aus meiner Optik noch einige Ergänzungen zum SuW Artikel (April 2018) über Echelle-Spektrografen, welche nicht behandelt oder zu Aspekten, welche speziell von Einsteigern missverstanden werden könnten.

Spaltspektrograf oder Echelle – Solex oder Ferrari?

So könnte z.B. der falsche Eindruck erweckt werden, dass sich, abgesehen von der unterschiedlichen Technik, die wesentlich höher auflösenden Echelle- von den klassischen Spaltspektrografen hauptsächlich durch den Preis unterscheiden und der "betuchte" und gleichzeitig hochmotivierte Einsteiger am besten gleich mit einem Echelle (durch) starten soll. Dies wird zum Teil auch durch die Werbung suggeriert, so nach dem Motto: Der einfache Spaltspektrograf für den Schüler – der Echelle für den Profi – oder wieso einen Solex kaufen wenn ein Ferrari drin liegt? Verschiedene Aufgaben erfordern jedoch unterschiedliche Auflösungen und somit auch verschiedene Spektrografentypen. Dies gilt nicht nur für Amateure, sondern auch für Profis, welche mit einem Grossteleskop arbeiten.

Massiv höherer Belichtungsaufwand bei Echelle Spektrografen

Grundsatz: Eine hohe Auflösung erfordert lange Belichtungszeiten. Dass ein bestimmter Wellenlängenbereich beim Echelle Spektrografen auf X-Ordnungen gespreizt wird, ist natürlich sehr nützlich. Als sehr grober Richtwert erfordert dies, bei gleicher Abbildungsbreite, dann aber auch mindestens die X-fache Belichtungszeit weil sich auch hier die Physik nicht überlisten lässt. Dadurch reduziert sich, im Vergleich zu einem klassischen Spaltspektrografen, unter anderem massiv die erreichbare Grenzgrösse des Zielobjektes. Bei Grossteleskopen kann für eine bestimmte Aufgabe wesentlich zu hohe Auflösung zudem unwirtschaftlich sein, weil sie zu viel wertvolle Teleskopzeit vergeudet – ein Aspekt welcher uns Amateuren glücklicherweise egal sein kann.
Bei den mir bekannten Echelle Spektrografen lässt sich die Auflösung nicht einfach durch ein Wechselgitter reduzieren. Beim Baches kann aber ein breiterer Spalt gewählt werden, welcher beim SQUES sogar stufenlos zwischen 15 und 80 mü verstellbar ist. Dies erlaubt das optimale Anpassen der Spaltbreite an das Pixelraster des Sensors, aber auch an die Effekte infolge grosser Teleskopbrennweiten. Wie Versuche gezeigt haben, reduziert sich bei grösseren Spaltbreiten, bei einem eher moderaten Auflösungsverlust, der Belichtungsaufwand dramatisch, zumal dann bei der Aufnahme auch auf den 2x2 Binning Mode gewechselt werden kann.

Ich sehe vor lauter Bäumen den Wald nicht mehr…

Eine sehr hohe Auflösung kann, selbst für professionelle Anwendungen, hinderlich sein. So werden auch professionell sog. Klassifikationsspektren von Sternen mit Auflösungen zwischen ca. R = 900 – 3000 aufgenommen (Gray/Corballi). Der Einsteiger kann sich, speziell bei späten Spektralklassen (K, M), in diesem dichten Dschungel von Metalllinien und Vibrationsbanden kaum zurechtfinden. Zudem ist das Zusammensetzen mehrerer Ordnungen zu einem Gesamtspektrum sehr aufwendig – dasselbe gilt auch für die Kalibrierung.

Der Echelle Spektrograf und Radialgeschwindigkeiten

Beim eiligen Durchlesen des Artikels könnte der Leser den Eindruck erhalten, Echelle Spektrografen würden fast ausschliesslich für die Messung von Radialgeschwindigkeiten eingesetzt. Vom Design her ist der Eshel von Sheliak mit seiner Glasfaserkopplung tatsächlich für diesen Zweck optimiert worden. Ob Amateure bei dem bereits deutlich abebbenden Exoplaneten-Hype spektrografisch noch mit machen wollen, ist eine individuell zu treffende Entscheidung. Die Auswertung der (systembedingt) regenbogenartig gekrümmt abgebildeten Ordnungen erfordert beim Eshel zudem eine auf ISIS basierende Spezialsoftware, welche aber mitgeliefert wird. Die direkt mechanisch gekoppelten Baches und SQUES Spektrografen zeigen eine deutlich höhere Auflösung und deren (systembedingt) fast gerade abgebildeten Ordnungen können konventionell z.B. mit Vspec, IRIS, Bass etc. ausgewertet werden. Beide Geräte sind für die hochauflösende Auswertung von einzelnen Linien oder Liniengruppen und nicht für die Messung von hochpräzisen Radialgeschwindigkeitsmessungen konzipiert worden.

Beste Grüsse

Richard

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Re: SuW Artikel über Echelle-Spektrografen

Beitrag von peter » 14 Jun 2018, 22:54

Hallo Richard

Vielen Dank für deine ausführliche Antwort. In der Tat ist es so, dass ein Echelle auch seine Schattenseiten hat. Deutlich längere Belichtungszeit, kompliziertere Auswertung, etc. Das ist sicher alles zu beachten. Man sollte auch schon wissen, was man damit anfangen möchte, sonst hat man am Ende nur einen teuren Briefbeschwerer. Trotzdem fand ich den Artikel interessant, da er zwei Geräte gegenüberstellt und die Vor- und Nachteile herausstellt. Ein einfacher Spektrograf hat auch seine Anwendungsfälle, beispielsweise Rotationskurven von Galaxien oder Spektraltyp von Sternen klassifizieren. Typischerweise wird man als Amateur auch nicht unendlich Teleskopzeit für ein Spektrum aufbringen können.

Gruss, Peter
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Re: SuW Artikel über Echelle-Spektrografen

Beitrag von Richard » 15 Jun 2018, 09:57

Hallo Peter

Ich hatte schon länger vor zu diesem ansonsten sehr gut geschriebenen Artikel ergänzende Bemerkungen zu machen. Deshalb wurde diese "Antwort" nun etwas länger. Der doppelt hochgeladene Beitrag konnte nun von Michael endlich gelöscht werden - besten Dank. Diese Funktion scheint für den "Normal-Poster" noch nicht aktiv zu sein. Immerhin konnt man hier mal den Unterschied zwischen dem Schriftgrad "Normal" und "Gross" sehen.

Beste Grüsse

Richard

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