Csillagászati spektroszkópia dióhéjban. Konkoly Spektroszkópiai Nyári Iskola

Csillagászati spektroszkópia dióhéjban

Konkoly Spektroszkópiai Nyári Iskola

2016.07.18-22.


2016.07.18-22.

Spektroszkóp általános felépítése


Bontóelem prizma (prism)  törőszög dn/dλ diszperzió optikai rács (grating) transzmissziós - reflexiós - d osztásköz - 1/d (mm) rácsállandó

2016.07.18-22.


Szögdiszperzió (angular dispersion)

α

β

2016.07.18-22.

d / d  rácsegyenlet:

m sinsin= d

d m = d d cos

prizma

 2 sin   d 2 dn = d  d  cos  2


2016.07.18-22.

dx d

Lineáris diszperzió (linear dispersion) fcam

dβ

dx = f cam d 

λ+dλ λ

dβ

dx d = f cam d d reciprok lineáris diszperzió: −1

d d = 1/ f cam   dx d

d cos = m f cam

(Å/mm)


2016.07.18-22.

Felbontóképesség (resolution) fcoll

w

w´ = f coll f cam

fcam

w

f cam d  d   = w' = w   dx f coll d x

w´

Δλ a rés felülnézetből

felbontóképesség:

d cos w  = m f coll

 f coll m  R = =  w cos d


2016.07.18-22.

Felbontóképesség prizma:

dn    = b     prizma d

b: bázishossz

rács :

m    = W   rács d

W: rács szélessége

A spektroszkóp és a rács felbontóképességének aránya:

R sp  f coll  f coll = = Rrács W w cos w Dcoll f coll 1 és Dcoll

 ≪1  w

R sp ≪1 Rrács

a kollimátor átmérője


2016.07.18-22.

Felbontóképesség kisfelbontású sp.:

R < 1000

közepes felbontású sp.: 1000 < R < 20 000 nagyfelbontású sp.:

R > 20 000

extrém nagy felbontás:

R > 100 000


2016.07.18-22.

Szabad spektráltartomány (free spectral range, FSR)

(m+1) λ2 m λ1

m 1 = d sin  m1 2 = d sin  =1− 2 1 1   = d sin −  m m1 d sin  FSR=  = mm1


Fényerő (luminosity) fc

2016.07.18-22.

S=w⋅l 2 A= / 4⋅Dcoll =S / f

2 c

etendue: S A

E sp

2

Dcoll = A⋅= / 4⋅  ⋅w l fc L = B⋅E

Egyenletesen kivilágított résnél: 2 tel

Optimális illesztés: E tel = / 4 D  = E sp seeing diszk szögmérete


2016.07.18-22.

Fényerő vs. felbontás R ~ 1/w => felbontás növelése = résszél. csökkentése L ~ w =>

résszélesség csökkentése = fényerő csökken

A rés kivilágítása ~ Dtel2 => a fényveszteség csökkentéséhez nagyobb távcső kell! Illesztési feltétel: (D/f)tel = (D/f)coll


Objektív prizma ● ●

kis felbontás nemlineáris diszperzió

2016.07.18-22.


2016.07.18-22.

Cassegrain spektroszkóp ● ● ●

alacsony rend R = 1000-15000 lineáris diszperzió (majdnem...)

normál autokollimációs


Coudé spektrográf ● ●

●

nagy felbontás (R > 50000) fix pozíció (Coudé-fókuszban) egyszerre több rend rögzítése

2016.07.18-22.


Long slit spektrográf ● ●

kiterjedt objektumok vizsgálata a rés kül. pontjaiból más-más spektrum

2016.07.18-22.


Echelle spektrográf magas rend: m>20 echelle rács + keresztdiszperziós elem nagy felbontás: R = 30 000 - 200 000

2016.07.18-22.


magas rend: m>20 echelle rács + keresztdiszperziós elem nagy felbontás: R = 30 000 - 200 000 széles lefedett spektrális tartomány

2016.07.18-22.


2016.07.18-22.

B: blaze angle (csillogási szög) σ: rácsállandó


Grism (prizma+rács, "prács") alacsony rend (m=1,2,3) ● kis felbontás ● kompakt méret ●

2016.07.18-22.


2016.07.18-22.

Multiobjektum-spektrográf Teleszkóp fókusz

Multislit

Rés mask

Kollimátor

Diszperziós Kamera elem

Távcső

Multifibre Nagy távolság

Spektrográf optikája

Fibrek Távcső

Távcső fókusz

Fiber poziciónáló

Pszeudo-rés


2016.07.18-22.

2dF 4mm = 70 arcsec

400mm

Positioner


2016.07.18-22.

Fiberek pozícionálása a látómezőben


2016.07.18-22.

Flames (ESO VLT) OzPoz (AAO) double-buffered fiber positioner at VLT Nasmyth ● 0.1" accuracy ● 10" minimum dist.

Gravity-stable Giraffe spectrograph

Fibre bemenet (single fibres)

Pseudoslit


Flames fiber köteg 1 fiber helyett 20

2016.07.18-22.


2016.07.18-22.


2016.07.18-22.

VIRUS (Hobby-Eberley Telescope) ●

Visible IFU Replicable Unit Spectrograph

●

1 IFU: 0.22 sq.arcmin, 340-550 nm, R=850

●

448 fiber, 1 fiber = 1 sq.arcsec

●

78 IFU = 30 sq.arcmin per obs., 14 million res.element 0.22 sq. arcmin

20'


2016.07.18-22.

Hobby Eberly Telescope McDonald Obs., Texas


2016.07.18-22.

Csillagászati spektroszkópia dióhéjban. Konkoly Spektroszkópiai Nyári Iskola

Recommend Documents