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Celestron C5 with Spectroscope on Meade LX200 Mount

This project is discontinued.

German description:

Ziel diese Projektes ist die Konstruktion eines kompakten möglichst effizienten Spektrographen. Im Gegensatz zu den Vorgängermodellen wird bei der Konstruktion dieses Apparats auf das Erreichen der maximal möglichen Auflösung und Lichtausbeute geachtet. Es sollen Sterne bis in den mag. 5-6 Bereich untersucht werden können. Dazu muss neben dem Apparat auch die Aufnahmetechnik, sowie die Auswertung optimiert werden.

Tipps und Anregungen gerne an info@atmester.de.

© Achim Mester 2007.

Beobachtungsapparat

Basisbaustein der Entwicklung dieses Apparates ist die Gabelmontierung eines Meade 10„ Schmidt-Cassegrain Teleskops. In den Gabelbacken ruht ein aus Sperrholz zusammengesetzter optischer Tisch mit einer Grundfläche von 248 x 349 mm. Die beiden Seitenteile sind 150 x 349 mm groß und können bis auf Einschränkungen, die durch die daran befestigte Montierung hervorgerufen werden ebenfalls zur Positionierung optischer Elemente verwendet werden.

Montierung

Montierung zerlegt. Abbildung 1. Montierung zerlegt.

Montierung zusammengebaut und mit C5 bestückt. Abbildung 2. Montierung zusammengebaut und mit C5 bestückt.

Objektiv

Das primär verwendete Objektiv ist ein 5“ Schmidt-Cassegrain Teleskop der Marke Celestron. Herstellerdaten:

  • Öffnung 125 mm / 5„
  • Brennweite 1250 mm
  • Gewicht 2.8 kg
  • Länge 280 mm
  • Neupreis: EUR 795.-Herstellerangabe März 2007

Weitere Merkmale: Optik vollvergütet, Spiegel mit Mehrschichtvergütung (Starbright Coating), Innenfokussierung.

Spalt

Als Spalt verwende ich eine Kombination aus zwei mit den Klingen gegeneinander ausgerichten Spitzerklingen. Diese lassen sich mit den vorgesehen Schraublöchern gut auf einem Holzplätchen fixieren (siehe Abbildung).

Spalt aus Spitzerklingen. Abbildung 3. Spalt aus Spitzerklingen.

Mit der Philips ToUcam PRO II lassen sich nicht nur Astrobilder machen, sondern sie eignet sich auch um mit dem mitgelieferten „Objektiv“ zu vergrößern. Auf diese Weise entstand obige Zoom-Aufnahme. Die Spaltbreit lässt sich mit dem angelegten Lineal auf 51 +/- 15 μm abschätzen. Allerdings schwankt die Spaltbreite über die gesamte Klingenlänge z.T. sehr stark!

Kollimator

Als Kollimator verwende ich ein FUJI 1:1.8 55mm Objektiv. Dessen Position kann über vier gewindeschrauben eingestellt werden. Die Feinjustage erfolgt über die Fokussierung des Objektivs.

Transmissionsgitter

Das Herzstück des Spektrographen ist ein Trasnmissionsgitter der Firma Leybold. Dabei handelt es sich um die Kopie eines Rowland-Gitter. Das Gitter selbst ist auf einer Folie, welche von Glas geschützt in einem Dia-Rahmen befestigt ist. Herstellerangaben zum verwendeten Transmissionsgitter der Firma Leybold- Didactics:http://www.leybold-didactic.de; Produktkatalog vom 22. April 2007

  • Gitterfläche 40 x 40 mm
  • Strichzahl 600 mm-1
  • Gitterkonstante 1.75 μm
  • Abmessung 50 x 50 mm

Fokussierung

Canon EF 50mm 1:1.8 Objektiv.

CMOS-Kamera

Für die Aufnahme der Spektren verwende ich eine Canon EOS 300D:

  • CMOS Bildsensor mit ca. 6,3 „effektiven“ Megapixel (3088 x 2056) und ca. 6,5 Megapixel insgesamt (3152 x 2068)
  • Seitenverhältnis 3:2
  • Tiefpassfilter fest eingebaut vor Bildsensor
  • Bildformat: JPEG und 12Bit Canon-RAW
  • ISO Empfindlichkeit: 100, 200, 400, 800, 1600
  • Verschluss: elektronisch gesteuerter Schlitzverschluss
  • Verschlusszeitenbereich: 1/4000 bis 30sek in Drittelstufen, zusätzlich manuell (bulb)
  • Auslöser: elektromagnetischer Sanftauslöser
  • 4,57cm TFT-LCD-Farbmonitor (ca. 118.000 Pixel)
  • Abmessung (BxHxT):142 x 99 x 72,4 mm
  • Gewicht: 560 g (nur Gehäuse)
  • Betriebstemperaturbereich: 0°C - 40°C

Alle Angaben ohne Gewähr. Herstellerangaben.

Pixelgröße: etwa 7.1 x 7.3 μm (vermutlich sind die Pixel eher quadratisch und außerdem viel kleiner, da die elektronik Platz verschlingt. Die Berechnung beruht auf Chipgröße (22 x 15 mm) und Pixelanzahl)

Die Kamera kann über USB mit einem PC verbunden werden, so dass Aufnahme und Auslese ferngesteuert erfolgen.

Fertiger Aufbau

In der folgenden Abbildung ist der fertige Spektrograph am C5 und mit EOS 300D zu sehen.

Fertig zusammengestellter Spektrograph. Abbildung 4. Fertig zusammengestellter Spektrograph.

An dieser Stelle noch ein Auszug aus meinen Berechnungen. Belechtete Spaltfläche: 24.6 mm2 (entspricht Strahldurchmesser: 5.6 mm !!!) Auflösung (theo.): 3.24 Å …

Steuerung

Die Steuerung erfolg wie in dem vorangegangen Projekt. Dazu wird die LX200 seriell mit einem PC verbunden. Dort kann mittels geeigneter Software das zu untersuchende Objekt ausgewählt werden. Eine detailiertere Beschreibung befindet sich in „Entwicklung eines Spektralapparates zur Beobachtung und Analyse von Sternspektren“. Sobald die Software gegenüber dem genannten Artikel geändert wird werde ich dies hier dokumentieren.

Auswertung

Die Auswertung erfolgt mit dem von der ESO veröffentlichten Softwarepaket „Midas“. Die für die Auswertung eines ersten Testspektrums benötigten Schritte sind zudem im Anhang aufgelistet.

Anhang

Testspektrum Zum Test der Apparatur habe ich den Spektrographenansatz ohne Objektiv auf einer Energiesparlampe ausgerichtet. Das Ergebnis ist in der folgenden Abbildung zu sehen.

Testspektrum von einer Einergiesparlampe. Abbildung 5. Testspektrum von einer Einergiesparlampe.

Testspektrum von einer Einergiesparlampe (Rohbild). Abbildung 6. Testspektrum von einer Einergiesparlampe (Rohbild).

Dieses Ergebnis erhält man nach folgenden Schritten:

  • Das Rohbild wird mit Gimp beschnitten und im FITS-Format gespeichert.
  • Die FITS-Datei wird in eine MT-Datei umbenannt!(?)
  • inmidas startet MIDAS.
  • INTAPE/FITS 1 img_ img_ (Laden des Bildes img_0001.mt)
  • CREATE/DISP 0 796,118,0,0
  • LOAD/IMAGE img_0001
  • PLOT/ROW img_0001

Ideensammlung zur Verbesserung