spectro Pourquoi une fente à l'entrée d'un spectroscope ?

[sospel]

Bonjour !

 

Ayant récemment décidé de fabriquer un spectrographe pour l'installer sur mon télescope de 200 mm à f/D ~ 10 , j'ai lu pas mal de littérature sur les sites ad hoc et je me suis arrêté sur le spectroscope "Barèges" de C. BUIL et A. RONDI :

 

http://www.astrosurf.com/rondi/instru/bareges/bareges.htm

 

J'ai donc trouvé les optiques nécessaires, acheté un réseau blazé, fabriqué son support ainsi que le mécanisme de la fente d'entrée avec 2 lames de rasoir.

Et c'est au sujet de cette dernière que je me pose une question, que voici :

 

Pour faire un spectre d'étoile, pourquoi une fente au foyer du télescope et pas l'ouverture circulaire

d'un diaphragme à iris d'appareil photo (*)?

 

Je m'explique :

 

le télescope donne à son foyer une image quasi-ponctuelle de l'étoile visée, dont le diamètre est de quelques microns, càd inférieur à la largeur d'une fente standard (de l'ordre de quelques centièmes à quelques dixièmes de mm). Le faisceau de lumière diverge à partir de ce foyer, pour éclairer la face avant du collimateur et arriver ensuite en faisceau parallèle sur le réseau. Que cette image réelle soit "coincée" entre les 2 bords de la fente ou incluse dans le cercle du plus petit diaphragme - par ex 1 à 2 mm de diamètre - , je ne vois pas la différence en terme d'optique, puisque ce n'est pas la fente qui donne le spectre mais le réseau. C'est d'ailleurs ce qui est écrit dans le document "Barèges" cité en référence :

 

"Le rôle de la fente est essentiel, permettant d'isoler l'étoile dont on veut obtenir le spectre en réduisant au maximum le bruit dû au fond du ciel"

 

Par contre, je vois une différence majeure quant au repérage de l'étoile dans le champ du télescope : au lieu de la chercher dans l'étroit rectangle de la fente, même ouverte à une largeur de 1 ou 2 mm, on peut le faire dans le champ circulaire beaucoup plus confortable du diaphragme , dont le diamètre peut être de 2 ou 3 cm

 

L'étoile ainsi facilement repérée puis centrée, on referme le diaphragme à une valeur "raisonnable" pour éliminer les images (et donc les spectres) des étoiles voisines dans le champ.

 

Bon, cela me semble plus pratique, étant bien entendu qu'il s'agit ici de la spectroscopie d'une étoile. Mais les spectroscopes ont généralemant une fente ==> où est mon erreur ??

 

merci d'avance pour vos remarques !

 

Cordialement

SosPel

 

 

(*) on en trouve dans les magasins d'Occasions-Photo, et certains sont même motorisés !

[kemyst]

salut!

y'a un truc que je ne pige pas dans ta question, est-ce que le diaphragme dont tu parles est celui qui est solidaire de l'objectif photo ou bien est-ce une pièce à part?

Si c'est celui qui est dans l'objectif qui te sert de collimateur, sauf erreur de ma part je ne pense pas qu'il puisse se trouver dans le plan focale comme on peut le faire pour la fente.

Après si je me souviens bien, la largeur de la fente doit être d'une certaine dimension pour que le compromis résolvance/luminosité nous convienne.

En utilisant une fente courbe ne risques-tu pas d'introduire des aberrations de sphéricité ou de l'astigmatisme?

Ta question m'intéresse! si d'autres peuvent me contredire ou compléter je suis preneur.

[sospel]

@ kemyst

 

> y'a un truc que je ne pige pas dans ta question, est-ce que le diaphragme dont tu parles est celui qui est solidaire de l'objectif photo

> ou bien est-ce une pièce à part?

 

C'est bien une pièce à part. En fait, ça remplacerait la fente, en lieu et place.

 

Quant aux éventuelles aberrations induites, je ne suis pas spécialiste des phénomènes de diffraction pour en décider

C'est entr'autre l'objet de mon post !!

 

Cordialement,

Sospel

[gabal]

Intéressant.

Tu n'est pas limité par la forme de la fente et ta proposition est en fait une fente circulaire variable. J'ai aussi une fente circulaire par le truchement d'une fibre optique au foyer. On trouve des fentes arciformes pour des spectres de la chromosphère solaire.

Toutefois pour que celle ci soit réellement efficace, c'est dire coupant le fond du ciel, sélectionnant l'étoile et limitant l'effet de la turbulence sur l'étalement du spectre il faut qu'elle soit assez fine et en adéquation avec la résolution/flux que tu vise. Je ne sais pas si un diaph d'objo peut être aussi fermé que mettons 50µm. Il faut calculer précisément la taille optimale de ta fente pour la résolution que tu vise.

Quelques remarques pratiques:

- Une fente circulaire va donner des raies spectrales circulaires. Les raies ont à peu de choses prés la forme de la fente (plus les déformations liées à la combinaison optique). Ca va pas être facile à traiter logiciellement il te faudra utiliser des soft qui réduisent des spectres de spectro à fibre optique, AudeLa ou ISIS. Toutefois ceci sont prévus pour des spectro échelle et il faudra bidouiller pour réduire tes spectres

- La fente droite permettre de prélever un peu de fond du ciel pour le soustraire de ton spectre final. Si tu veux cela avec une fente circulaire il te faudra utiliser une focale permettant d'avoir une étoile plus petite que ta fente ce qui rend inutile celle ci. Dans ces conditions la résolution ne dépendra plus que de la taille de l'étoile et de la turbulence (spectro sans fente). Faisable avec de petit réfracteurs peu sensibles à la turbulence, disons inférieur à 10cm. Ou alors tu te débrouille pour avoir une tache stellaire supérieure à la taille de la fente, c'est ce que je fais pour ne pas rentrer du fond du ciel et là au contraire il faudra allonger la focale avec tout les problèmes de guidage que ça peut poser et en plus de perte de flux, j'ai 1700mm de focale pour une fente de 50µm.

Au final si tu veux conserver une fente circulaire efficace elle rentrera moins de flux que son équivalent en fente droite.

Creuse...

Cordialement

Thierry Garrel

Modifié 15 septembre 2012 par gabal

[Fred_76]

Je pense qu'il est bien plus facile de construire une fente fine réglable qu'un diaphragme très petit et réglable. Et puis cela donne un degré de liberté pour faciliter l'auto-guidage.

 

Je m'explique.

 

Avec un trou, il faut autoguider très précisément dans les 2 axes sinon l'étoile finira par sortir du trou. Pas simple. Avec une fente bien alignée sur l'axe le moins précis en autoguidage, on s’affranchit de cette imprécision car l'étoile restera dans la fente.

 

J'ai trouvé chez Ovio des fentes réfléchissantes pour pas cher (ref A3015) :

http://www.ovio-optics.com/index.php?option=com_content&task=view&id=29&Itemid=32

 

J'ai contacté Ken Harrison qui les a testées et semble très satisfait. Il est en train d'en faire fabriquer par Ovio spécialement pour la spectro :

http://tech.groups.yahoo.com/group/astronomical_spectroscopy/message/5798

http://tech.groups.yahoo.com/group/astronomical_spectroscopy/message/6235

Modifié 15 septembre 2012 par Fred_76

[sospel]

@gabal

 

Merci pour tes remarques fort bien documentées. Elles me font bien comprendre que je risque plus de me compliquer la vie que de me la simplifier ... Et si la programmation scientifique ne me fait pas peur, encore faudrait-il que je sache exactement ce qu'il faut faire pour tenir compte de raies spectrales dont le rayon n' est pas infini !

Donc, je considère qu'il vaut mieux que je garde la fente rectiligne à base de lames de rasoir et que je me polarise sur l'obtention de spectres "standards"

 

@Fred_76

Effectivement, la fente rectiligne est relativement facile à fabriquer et, avec une tige filetée au pas de 10, on peut très simplement régler la fente au 1/10ème de mm.

Par ailleurs, je ne connaissais pas la firme OVIO. Ses fentes et fils calibrés peuvent être très utiles.

Merci pour l'adresse !