La spectro, c'est facile

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Aubin Jolicoeur
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1 La spectro, c'est facile OHP Spectro Party Observatoire de Haute Provence juillet 2014 François Cochard

2 La spectro, c'est facile à certaines conditions OHP Spectro Party Observatoire de Haute Provence juillet 2014 François Cochard

3 Programme Samedi 26/07 Introduction Principes d'un spectro Recommandations générales Dimanche 27/07 Maîtriser le télescope Lundi 28/07 Réduction de données Mardi 29/07 Qualité du spectre Aller plus loin 3

Maîtriser le télescope Lundi 28/07 Réduction de

4 Session 1 Pourquoi une initiation? Principe de fonctionnement d'un spectro Paramètres principaux Recommandations générales 4

5 Initiation? OHP : c'est une Spectro Star Party Une demande récurrente Quelques tentatives insatisfaisantes On sait où sont les pièges... Vers une «vraie» formation? Livre... Formation en ligne... Vous aider à faire les premier pas... ce sera forcément trop court! 5

6 Une astro complète La lumière Le spectre Astrophysique La lumière messager des étoiles Ce que la lumière nous dit des étoiles Principes optiques Mesure Physique Spectroscope Principes, paramètres Réduction Quel instrument Pour quelle obs.? Installation & réglages Observation pratique Maîtriser le télescope 6

Physique Spectroscope Principes, paramètres Réduction Quel instrument Pour

7 Quel observateur êtes-vous? Quel est votre projet? 7

8 Principe d'un spectro 8

9 Optique : 3 lois Réflexion Réfraction Diffraction 9

$Réfraction$

10 Optique géométrique D F F/D Ça marche dans les deux sens 10

11 Prisme Dispersion non linéaire Tout le flux dans le spectre 11

12 Réseau de diffraction Dispersion importante Dispersion linéaire Plusieurs ordres de diffraction Présence de l'ordre zéro Plus le réseau est dense, plus il est dispersant d 2xd 12

$diffraction Présence de l'ordre zéro Plus le$

13 Réseau par réflexion 13

14 Réseau par transmission 14

15 Réseau blazé 15

16 Principaux paramètres Résolution (& dispersion) Etendue & domaine spectral Ouverture (F/D) Taille de la fente & échantillonnage Tirage mécanique (efficacité) 16

17 Résolution 17

18 Dispersion de l'image source Basse résolution Haute résolution 18

19 Echantillonnage sur-échantillonné correct sous-échantillonné 19

20 Taille de la fente T200mm F/10 F = 2 m T600mm F/10 F = 6 m T2000mm F/10 F = 20 m Fente de ~20µm Bon seeing (~1,5 arcsec) Mauvais seeing (4 arcsec) 20

21 Chromatisme & aberrations D = 30mm F = 200mm 21

22 Chromatisme & aberrations 22

23 Etalonnage & RI... 23

24 Guidage On surveille la fente avec une seconde caméra Dans certaines applications, c'est la partie guidage qui limite les observations Transport d'image 24

25 Quelques exemples Star Analyzer Lhires III Alpy 25

26 Star Analyzer Un spectrographe sans fente 26

27 Lhires III 27

28 Lhires III Montage LITTROW 28

29 Lhires III 29

30 Alpy 30

31 Lhires III 31

32 Les éléments à rassembler Spectroscope Caméra d'acquisition Ordinateur (PC, portable) Logiciel d'acquisition Caméra de guidage Logiciel de guidage Télescope (monture + tube) Bagues d'adaptation Câbles Système de pointage Logiciel de cartographie Alimentation Table & chaise 32

33 En pratique... Montez les caméras sur le spectro Choisissez & installez les logiciels Acquisition (AudeLA...) Réduction de données (ISIS) Analyse spectrale (Vspec) Faites la focalisation sur le néon ou le Soleil Spectre bien horizontal (bleu à gauche, rouge à droite) Faites des spectres de diverses sources Soleil, néon, LED, lampe incandescente, lampe éco... Optimisez le temps de pose (saturation!) Faites une observation complète du Soleil (réduction) Réglez la caméra de guidage 33

34 Recommandations Du bon sens avant tout! Faites vos premiers spectres sur table Maîtrisez votre télescope sans spectro Apprenez à pointer n'importe quelle étoile Une observation est un jeu cohérent d'images Réduisez rapidement vos données Les images sont au service du processus de réduction Ne laissez pas faire l'ordinateur Pratiquez régulièrement (même en ville) Adoptez l'amélioration continue ('un petit pas chaque jour') Montrez vos résultats! Participez à des campagnes collectives 34

35 Session 2 Maîtriser le télescope Monture Mise en station Pointer une étoile Montage du spectro Focalisation (Auto)guidage 35

36 Monture Installation ferme sur le sol Manipulations de base : Démarrer la monture Paramétrage (date & heure) Mettre en référence Pointer un objet (mémoire, coordonnées...) Réglages de mise en station Serrage Connexion au PC RS232 / ST4 36

37 Mise en station Pourquoi? Plusieurs méthodes Viseur polaire, King, Bigourdan Quel niveau de précision? Mise en référence de la monture Equatorial / altazimutal (Modèles de pointage) 37

38 Pointer une étoile Facile : GoTo! ( ben non...) Flexions, réfraction atm, erreurs de mise en station... Champ de guidage Calculer le champ Trouver les coordonnées de l'étoile CDS, Simbad Logiciel de cartographie stellaire CdC, Repérer le champ de guidage Est-ce la bonne étoile? 38

39 Calculer un champ a F h tg(a) = h/f h D l 39

40 Montage du spectro Bagues d'adaptation Fixation RIGIDE Orientation des éléments Equilibrage Gestion des câbles Utilisation à distance Ne plus toucher le spectro Ne changez pas une config qui marche! 40

41 Focalisation(s) Ordre de focalisation Spectro, puis guidage, Puis télescope Optimisation du temps de pose Ne pas saturer Affichage 1:1, binning 1:1 Mesurer la FWHM Disparition dans la fente Qualité d'image (doublets, sur l'axe) 41

42 Focalisation(s) Guidage Télescope Miroir F Spectro Fente Plan focal 42

43 Focalisation(s) Guidage Télescope Miroir F Spectro Fente Plan focal 43

44 Session 3 Autoguidage Réduction de données 44

45 Autoguidage Pourquoi? Pas la première fois Pas pour compenser un défaut de mise en station Connexion monture + caméra Paramètres de correction Vitesse de rattrapage Sens de correction (retournement monture) Seuil de correction Moyenne de plusieurs images Repérer la fente (réticule) Rattrapage des jeux 45

46 Réduction de données ISIS Développé par Christian Buil Ouvert à tout type d'instrument Images Alpy P Cyg + HD Ne pas laisser le pouvoir à l'ordinateur! Mettre les données à l'abri avant réduction Pourquoi réduire les données? 46

47 Mesure indirecte Étalement de l'information Défauts de l'instrument Offset, signal thermique, défauts optiques... Erreurs aléatoires et systématiques Réponse instrumentale (forte!) Transmission atmosphérique Données = sauce 47

48 Processus de réduction Prétraitement (offset, noirs, flats...) Corrections géométriques Extraction du profil Étalonnage en lambda Correction de la réponse instrumentale Correction de la transmission atmosphérique Exportation dans un format standard ET C'EST TOUT! Pas de traitement de données 48

49 Session 4 Aller plus loin ISIS module de calibration Evaluer la qualité de mon spectre Partager mes résultats Quelques recommandations 49

50 Qualité du spectre Lire le log de ISIS Répétabilité Vérifier l'étalonnage en longueur d'onde Comparer avec des spectres existants Exposer mes données aux critiques! Les problèmes fréquents : Etalonnage SNR Correction RI Erreurs très basiques : date/heure, résolution... (mauvaise étoile) 50

51 Qualité du spectre Niveau de signal pour mon instrument S = D^2 x Time x Et. Sp par pix. 51

52 Partager mes résultats Sur les listes & forums En participant à des activités Pro-Am BeSS / ArasBeAm Base Aras Forum Aras Liste spectro-l 52

53 Gestion des données Un répertoire par nuit Convention des noms de fichiers Fichier de log Archivage systématique 53

54 Recommandations Bibliothèque de noirs Temps de pose constants (5 min?) Préparez votre observation 54

55 Merci! Shelyak Instruments Tél.:

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