A modification for improve eShel spectrograph

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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby Christian Buil » Sun Dec 17, 2017 4:39 pm

My opinion Peter is that further improvements can be made on other spectrograph soon. And you have right, we must be very careful about the glasses optical transmission. Shelyak work on these questions. And maybe, one day, a full achromatic echelle spectrograph ?! ; -) ... As an example, a very recent view of an echelle spectrograph, R = 10000, made entirely with mirrors, and currently developed as part of my job (CNES) for a possible UV spatial mission (note that this prototype is entirely constructed in 3D printing, and note also the use of an ASI1600MM camera for tests!):

Image

A comment about the focal reducer chromatism if this type of component is added to the telescope (comparison of the gamma UMa star spectra taken with and without a focal reducer):

Une note à propos de l'usage d'un réducteur de focale lorsqu'on va aussi loin dans l'UV. J'ai fait deux observations successives la même nuit de l'étoile gamma UMa, une au foyer direct (f/8) de mon Richey-Chretien de 250 mm, une autre en ajoutant un réducteur Astro-Physics (f/5.6 environ pour l'ensemble optique). Voici la comparaison :

Image

La perte de signal progressive avec le réducteur (environ 40% en dessous de 3800 A) s'explique pour une part par la transmission propre de ce composant ajouté, mais surtout à cause probablement du chromatisme qu'il produit (les rayons UV ne sont pas correctement focalisés à l'entrée de la fibre optique).

Noter encore qu'avec une focale de base de seulement 2 mètres et une fibre de 50 microns, comme dans mon cas, l'ajout d'un réducteur de focale ne fait quasiment gagner aucun signal dans la partie visible du spectre (pour un seeing de 3" environ), mais au contraire en fait perdre dans le bleu, comme on le constate sur cette démonstration. Je travaille à présent au foyer direct f/8 de mon RC10 . La réalisation d'un réducteur de focale spécialement conçu pour la spectrographie sera peut être un prochain chantier...


Thank you Joan and all for the congratulations. They must also be addressed to François Cochard, who is also working to improve the performances and functionality of the actual instruments and the future.

Christian
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby Francois Cochard » Mon Dec 18, 2017 9:33 am

Hello all,
A quick comment, after the presentation od Christian's first results with the new doublet. These results are amazing... this is a very good news (to be honnest, we're very impressed by these results - they are beyond our expectations!).
We will quickly work on an upgrade for the collimator. My idea is to propose a collimator module kit: you just have to exchange the collimator module (3 screws). No tuning required we'll focus the doublet at manufacturing.
We'll also propose soon a ring adapter for the Canon 135mm lens - but this is more for people wanting to make tests on their own.

By the way, if you're interested in a new collimator module, could you please send me a mail in coming days? This is just to have an idea of the number to make shortly. I don't have the price yet - I'll tell you quickly.

In a second time, we'll work on a "real update" of the eShel (a kind of eShel 2.0). This will include the fibers, the objective lens, the camera, and so on. We need more time to work on this. I've seen that the switch to CMOS is not that obvious (but using a 135mm lens requires a bigger sensor than the ATik 460...)... We still have to understand and define what is the best combaination.

Note that the "new fibers 50µ" (improved in the blue end) are already available at Shelyak Website.

Amicalement,
François
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby James Foster » Sun Jan 07, 2018 9:37 am

Sounds like a great development in near UV-Visual-near IR high resolution spectroscope tech!
Did I hear it mentioned before that the Atik Horizon* would be a better (larger) sensor with less (1e-) noise
to use with the improved eShel?

I'm still learing the "ropes" with LhiresIII, but will jump to the eShel as soon as I move to a darker sky site with
larger (50cm or greater) telescope!

James

p.s. I just purchased a 2nd Atik 460ex....had I known a better (cheaper?) cmos camera was available I would have purchased this
instead! A well another camera to buy for eShel!
James R. Foster
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby Christian Buil » Wed Jan 24, 2018 8:33 pm

A performance comparison between new Atik Horizon and ZWO ASI1600PRO/MM:

Comparaison entre la nouvelle camera Atik Horizon et la ZWO AS1600PRO/MM (toutes deux utilisent le même capteur CMOS):

http://www.astrosurf.com/buil/atik_vs_zwo/

Image

La caméra Horizon associée au spectrographe eShel:

Image

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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby James Foster » Wed Jan 24, 2018 11:34 pm

Excellent review on the large CMOS format cameras of choice with the use of the new Canon F/2 135mm lens on the eShel with 60 orders of spectrum!

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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby Olivier GARDE » Fri Jan 26, 2018 10:02 am

Super ton comparatif Christian.

Ce que j'en retiens :
- ATIK ou ZWO : a peu pré les mêmes performances (à part le soft livré en plus chez ATIK voir la qualité mécanique entre les 2 modèles qui est peut être différente)
- Il faut bien déterminer la bonne valeur du gain de façon à ne pas réduire la dynamique (variation selon le gain entre 12,4 bits à 8,82 bits, ce qui fait tout de même un delta de plus de 3516 ADU).
- Rendement quantique du capteur ICX 694 équipant l'ATIK 460 EX supérieur au CMOS Panasonic.
Last edited by Olivier GARDE on Sat Jan 27, 2018 11:25 am, edited 1 time in total.
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby Christian Buil » Sat Jan 27, 2018 11:14 am

Olivier tu a fait une petite inversion dans ton commentaire, le rendement du capteur de la ATIK460EX et supérieur à celui de la ASI1600, avec un écart relativement modeste cependant surtout dans le bleu.

C'est en fait le seul point faible de ce capteur CMOS. Le tout nouveau capteur IXM183, CMOS aminci comble TRES largement cet écart avec un rendement de plus de 80% au pic et dans les 70% vers H&K (!!!) (sur le papier). Je n'ai pas encore pu tester la dernière caméra ASI183MM PRO qui exploite ce capteur (attention, très petits pixels 2.3 microns et très grosses images 5496 x 3672 pixels).

Taille surement un peu juste ce IMX183 pour un eShel avec un objectif de 135 MM, mais une bête de course potentielle pour un Alpy600/LISA, et aussi un spectro type UVEX avec une performance superlative dans l'UV (vive le backside !).

Ce n'est qu'un début !

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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby Olivier GARDE » Sat Jan 27, 2018 11:24 am

Christian Buil wrote:Olivier tu a fait une petite inversion dans ton commentaire, le rendement du capteur de la ATIK460EX et supérieur à celui de la ASI1600, avec un écart relativement modeste cependant surtout dans le bleu.
Christian


Oups... oui j'ai inversé...
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby etienne bertrand » Sat Jan 27, 2018 3:50 pm

Pour ma part ces CMOS me laisse un peu perplexe à l'heure actuelle. Je ne m'y connais pas beaucoup mais il y a quand même pas mal d'inconvénients par rapport aux CCD :
- dynamique moins importantes
- pixels clignotants et aléatoires
- darks à refaire si on utilise un gain différent
- très sensibles, mais peut saturer facilement.
- les quasars, les galaxies faibles, les supernovae sont elles accessibles à des magnitudes de ~16 et des poses courtes ?
- franges d'interférences sur Lhires
- amp glow
- pas encore compatible avec AudeLA (c'est un détail mais AudeLA est un super logiciel pour moi et j'y ai mes habitudes
...

Sur astrosurf j'ai vu des photos faites avec la CMOS Atik Horizon par des astronomes ultra compétents et je n'arrive pas à accrocher, j'ai l'impression que les images sont comme diluées dans l'eau...

Je vais tester l'ASI 178MM sur le Lhires je verrais bien ce que ça donne..
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Postby Olivier GARDE » Sat Jan 27, 2018 4:42 pm

Christian Buil wrote:C'est en fait le seul point faible de ce capteur CMOS. Le tout nouveau capteur IXM183, CMOS aminci comble TRES largement cet écart avec un rendement de plus de 80% au pic et dans les 70% vers H&K (!!!) (sur le papier). Je n'ai pas encore pu tester la dernière caméra ASI183MM PRO qui exploite ce capteur (attention, très petits pixels 2.3 microns et très grosses images 5496 x 3672 pixels).
Christian


Même si cela n'apporte aucun gain de travailler en binning 2x2, cela peut par contre limiter la taille du fichier sur le disque.

etienne bertrand wrote:Pour ma part ces CMOS me laisse un peu perplexe à l'heure actuelle. Je ne m'y connais pas beaucoup mais il y a quand même pas mal d'inconvénients par rapport aux CCD :
- dynamique moins importantes

Sur astrosurf j'ai vu des photos faites avec la CMOS Atik Horizon par des astronomes ultra compétents et je n'arrive pas à accrocher, j'ai l'impression que les images sont comme diluées dans l'eau...
.


Etienne, je suis bien d'accord avec toi à moins qu'il y ait quelque chose qui m'échappe sur la compréhension du CAN 12 ou 16 bits, j'ai du mal à comprendre qu'un CMOS 12 bits peu rivaliser avec une CCD 16 bits en terme de dynamique (65535 ADU pour le 16 bits contre 4096 pour le 12 bits, même si les CMOS sont beaucoup moins bruitées que les CCD, il y a tout de même un gap important entre 12 et 16 bits). Quant je compare cela dans mon domaine pro (le son) ou au contraire on recherche de plus en plus de dynamique (enregistreur actuel en 24 bits au lieu de 16 il y a quelques années et ou loin voit (plutôt on entend) la différence sans problème.

Le seul CMOS que j'ai pu trouver en 16 bits est une caméra FLI dont le prix n'est pas très abordable pour un amateur :
http://www.flicamera.com/kepler/kepler.html

Puit de potentiel de 90.000e-, un CAN de 16 bits, un rendement quantique de 95%, un bruit de 1,6e- et un prix dans les 16.000 $ US....

Les caractéristiques de la caméra :
http://www.flicamera.com/spec_sheets/KL400BI.pdf
Selon le type de capteur on a encore un rendement quantique de 40 à 55% à 350nm, cela fait rêver...
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