Septembre 2003

Un spectrographe basse résolution...

Dans la dynamique des rencontres de l'île d'Oléron (en mai 2003), j'ai réalisé un spectrographe basse résolution, installé sur mon C8. J'ai encore du travail à faire pour maîtriser cet instrument, mais les premiers résultats sont suffisamment prometteurs pour justifier cette page web... et vos commentaires sont les bienvenus !

Ce spectrographe est largement inspiré des travaux de Sylvain et André Rondi que je remercie chaleureusement ! Il a été dessiné sur Solidworks (logiciel de CAO3D). Je tiens les fichiers à disposition des personnes interressées (Il me reste à les mettre à jour suite à quelques modifications de dernières minutes pendant la réalisation des pièces).

Pour la réalisation de cet instrument, j'ai cherché à respecter les règles suivantes:

- Toutes les pièces sont réalisables avec un outillage minimal (scie sauteuse, perçeuse colonne, lime...). Seules quelques pièces (axes, bride de fixation au télescope, et support de lentille) ont nécessité du tournage.

- Toutes les pièces sont faciles à approvisionner: Les éléments optiques (doublet achromatique, réseau de diffraction) sont achetés chez Edmund Optics, les butées micrométriques (réglage de la fente) chez Otelo.fr, et le bouton compte-tour chez Radiospares. Tout le reste (visserie, profil alu carré de 6mm ou 10mm, tige filetée...) se trouve en grande surface de bricolage. J'ai fait les poubelles d'un atelier de tôlerie pour récupérer de la tôle alu de 2mm. L'objectif photo de 50mm a été acheté d'occasion et se mont directement sur la caméra Audine.

- J'ai veillé à minimiser le poids de l'ensemble. Il est finalement de 2.8kg, caméra Audine comprise. L'ensemble tube C8 + spectro en état de marche pèse 10kg, soit le maximum admissible pour ma monture GP-DX. Mais les premiers essais sur le ciel montrent que la monture assure parfaitement le suivi dans ces conditions (ouf !).

- Lors de la conception, j'ai veillé à garder la possibilité de modifier la conception pour remplacer uen Audine par une ST7. Les modifications restent à faire en CAO, mais le volume de la ST7 a été pris en compte.

- Je me suis donné comme challenge de régler la position du réseau par un bouton compte-tour qui affiche la longueur d'onde centrale en clair... et bien ça marche ! Un sacré confort à l'utilisation...

- J'ai conservé l'utilisation de mon obturateur (proéminent...).

- J'ai prévu des ouvertures pour utiliser les filtres sur la caméra Audine. Important de disposer de filtres d'ordre en spectro...

- J'ai prévu (mais non encore exploité) la possibilité de monter une webcam sur le spectro pour assurer le guidage, grâce à une lame semi-réfléchissante(et disposer ainsi de plus de confort d'utilisation).

Le premier test de cet instrument a été réalisé sur une lampe au néon, dans mon jardin.

Les résultats sont encourageants: Voici par exemple deux images prises à des longueurs d'ondes différentes:

La fente était faiblement fermée - ce qui veut dire que je pourrai faire bien mieux coté résolution. Après quelques tatonnements, j'ai pu calibrer ces spectres en longueur d'onde, dans le logiciel VisualSpec (la courbe ci-dessous correspnd à la première image):

De ce premier essai, j'ai déjà pu tirer quelques conclusions:

- La dispersion de l'instrument est de 1.5 A/pix (exactement conforme aux calculs, réalisés sur la base de la feuille excel "Simspec" de C. Buil). Par contre toutes mes images ont été prises jusque-là en binning 2*2 (la dispersion est alors de 3A/pix).

- Avec cette dispersion, je couvre environ 100nm par image. Il me faut donc environ 7 images pour couvrir un spectre complet, du visible (350nm) à l'infrarouge (1000 nm)

- Le réglage de la position du réseau couvre bien tout le spectre visible, de l'ordre zéro à plus de 1000nm (proche infra-rouge). L'affichage en clair de la longueur d'onde sur le bouton compte-tour est bien adapté (dans mon cas, il faudra tout de même que je repositionne le bouton - l'ordonnée à l'origine n'est pas conforme).

- En ouvrant la fente au maximum (pour dégager entièrement le champ du CCD), et en se mettant à l'ordre zéro, on peut utiliser l'image comme si il n'y avait pas de spectro: important pour repérer la cible ou faire unemis en station par la méthode de King !

- Sans faire d'effort sur la résolution, j'ai pu observer environ 50 raies dans le spectre du néon (le néon émet surtout dans le rouge...).

- Je dois ajouter des poids complémentaires pour permettre l'équilibrage de l'ensemble... ils sont visibles sur l'image ci-dessous !

- La solution "chassis en tôle d'alu de 2mm" apporte une rigidité à toute épreuve. Je suis même convaincu que l'on pourrait sans risque passer à 1.5mm d'épaisseur, et gagner encore un peu de poids...

 

J'ai ensuite profité de notre mission à St-Véran, pour pointer l'instrument vers le ciel. Je n'ai pas passé suffisamment de temps pour le caractériser complètement (j'ai un alibi en béton: c'est au cours de cette mission que l'on a aussi installé le spectro Musicos sur le T62 d'Astroqueyras !). Mais j'ai pu faire mes premières images de Vega (THE étoile de référence pour les spectrosopistes):

(autour de Ha !)

J'ai rencontré quelques problèmes, en particulier le fait que le flux était plus important sur les bords de l'image qu'au centre... un peu comme du vignettage à l'envers ! Je n'ai pas pu le vérifier par la suite, mais je suspecte un problème d'humidité qui aurant pu se déposer sur le réseau, ou sur la lentille collimatrice (cette nuit-là était TRES humide, et il a fallu jouer du sèche-cheveu sur le télescope...).

J'ai tout de même pu constater l'excellent suivi de la monture (j'ai du recaler l'image à deux reprises en plus d'une heure d'acquisition...). Et incontestablement, je vois des raies dans le spectre de Vega...

Bon, j'ai encore du travail de traitement et de caractérisation, mais je suis déjà assez satisfait de ces premiers résultats !

Un grand merci à Christian Buil, Valérie Desnoux, Sylvain et André Rondi, pour leur aide et leurs encouragements !

Vive la spectro !