ZWO cameras and spectroheliographs

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Christian Buil
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ZWO cameras and spectroheliographs

Post by Christian Buil »

Test des caméras rapides actuelles, genre ZWO, en spectrohéliographie.

Sur la raie Ha avec une FS60, un spectro Lhires III et une ASI16000 MM (échantillonnage de
0,049 A/pixel), le 17 janvier (par forte turbulence) :

Image

Le setup employé :

Image

Au début j'utilisais de l'astrosolar devant la lunette, mais à présent, c'est supprimé,
j'entre direct dans le spectro sans atténuation - avec une intégration de quelques
millisecondes on ne sature pas. L'acquisition peut être aussi courte que 15 secondes.

Un test datant du 21 janvier avec toujours une FS60 mais en utilisant une caméra
ASI178MM bien suffisante pour cette application (refroidie ou pas), avec bien moins
de turbulence, mais des cirrus qui réduisent le contraste (échantillonnage 0,031 A/pixel) :

Image

Image

Image

Les cameras ASI ont un bon comportement ici, c'est un bon point. La finesse des images
s'avère à ce stade limitée non seulement par les conditions météo,
mais aussi par l'optique du spectro employé qui n'est pas fondamentalement
adapté à ce type d'application. On est encore loin des filtres spécialisés (mais avec
d'autres possibilités malgré tous : choix des raies, observation champ magnétique, ...),
cependant ça ne peut que progresser tout en visant dans une catégorie
d'instrument compact et assez peu couteux pour cette application.

Christian B
Ken Harrison
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by Ken Harrison »

Christian,
It's good to see your continued interested in the digital SHG.
As you note the current ZWO fast frame cameras are ideal for this application.
I'm doing trials with the ZWO ASI 174MM and a SHG based on a Carton 100/1100 telescope and a 70/600 littrow.
Using a slit gap of 19micron - even less would be good (Fulvio is working with 10micron slits) I can achieve speeds of 1000 fps which will allow an acquisition time of 4 seconds full solar disk. I'm working on a nodding mirror arrangement to achieve this.
It did require an update of my computer to handle the fast frame downloads. I went for a MSI i7, 16Gb memory and a fast 500m SSD drive. Using FireCapture for acquisition and Wah! SLiM (Spectral line Merge) to prepare the image from the AVI file.
"Astronomical Spectroscopy - The Final Frontier" - to boldly go where few amateurs have gone before....
"Imaging Sunlight - Using a digital Spectroheliograph" - Springer
http://www.astronomicalspectroscopy.com
Olivier GARDE
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by Olivier GARDE »

Christian,

Au niveau "échauffement" n'y a t'il pas un risque de concentrer le flux solaire sur la fente du spectro voir également les éléments optiques situées après la fente ?
LHIRES III #5, LISA, e-Shel, C14, RC400 Astrosib, AP1600
http://o.garde.free.fr/astro/Spectro1/Bienvenue.html
Christian Buil
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by Christian Buil »

Hi Ken, Olivier and all,

More details. I use also FireCapture for the acquisition:

Image

The parameters of the screen photography are not conform to the normal work
(binning 1x1, 2-4 ms integration time).

Here aspect of Halpha line with ASI178MM (note transit of an active zone):

Image

and a sunspot:

Image

Oliver, je ne pense pas qu'il y ai de risque de chauffage. La fente est réfléchissante,
donc pas de crainte ici, et l'énergie qui passe au travers d'une fente de 17 microns est
vraiment faible. Donc, je n'ai pas hésité. Sur la caméra de pointage, qui ne permet pas
un temps de pose court, j'ai 2 couches d'Astrosolar Baader de densité 3.8 chaque.

Christian B
Christian Buil
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by Christian Buil »

(observation of Zeeman effect on a sunspot by using a standard LHIRES III spectrograph)

Une observation réalisée hier (25 janvier) visant à mettre en évidence
le champ magnétique solaire via l'effet Zeeman (dédoublement de certaines raies sous l'action
du champ magnétique). Pour cette manip j'ai utilisé un C8 diaphragmé à 60 mm.
Le spectrographe est un LHIRES III 2400 traits/mm. Dans le chemin optique il y a un polariseur linéaire fixe et une lame quart-d'onde que l'on peut tourner d'un angle de 90°.

Ce montage permet d'éteindre ou d'allumer les composantes Zeeman en profitant du fait
qu'elles sont polarisés circulairement gauche pour l'une et circulairement droite pour l'autre. On observe alors
la composante radiale du champ magnétique.
http://www.astrosurf.com/buil/polar3/index.html

En mettant la fente sur la plus grosse tache du moment (l'activité solaire est disons moyenne), voici
le résultat avec la polarisation droite :

Image

En étant attentif, on note que la raie du Fe I située à la longueur d'onde de 6302.5 A, particulièrement
magnétosensible, apparait incurvée au niveau de la tache, là où le champ magnétique est le plus intense.

Voici le spectre dans la polarisation circulaire gauche :

Image

Notre raie est à présent incurvée dans l'autre sens. Voici la différence de ces deux images, que l'on
exploite ensuite pour réaliser des cartes du champ magnétique (noter que les raies telluriques s'effacent, pas les raies magnétiques) :

Image

Manip pas trop évidente avec un LHIRES III, vraiment pas conçu pour ce type d'expérience,
mais que j'ai pu pousser jusqu'à un pouvoir de résolution de 43000 pour l'occasion (il faut ça pour
détecter l'effet Zeeman) - c'est-à-dire l'équivalent d'une bande passante de 0,15 A environ. La caméra d'acquisition est une ASI178MM qui échantillonne le spectre avec un pas de 0,032 A/pixel.

Christian B
Ken Harrison
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by Ken Harrison »

Christian,
Well done - demonstrating the Zeeman effect is never easy but you show it very well!!
"Astronomical Spectroscopy - The Final Frontier" - to boldly go where few amateurs have gone before....
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http://www.astronomicalspectroscopy.com
Christian Buil
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by Christian Buil »

More about 25 January sun observation. A magnetogram tentative on sunspot group AR 2628:

Image

Up, a photospheric image (Stocke I), down, the magnetogram (Stocke V) i.e. a map of longitudinal magnetic field
(C8 stopped toD= 60 mm + Lhires III 2400 l/mm spectrograph).

Christian B
etienne bertrand
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by etienne bertrand »

Pour amener le Lhires à une résoltuion de R=43000 , c'est grâce à une fente très fine et les petits pixels de l'ASI178MM ?
Christian Buil
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by Christian Buil »

Oui, il faut tout ca, une fente la plus fine possible, l'échantillonnage qui va avec (petits pixels) et aussi dans le cas présent un télescope bien diaphragmé, à f/30 environ, ce qui fait que les aberrations optiques du spectro sont très faibles -> l'image du spectre est quasi parfaite.

Christian
etienne bertrand
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Re: ZWO cameras and spectroheliographs

Post by etienne bertrand »

Quelle est la largeur de la fente pour arriver à R=43000 : 6 ou 8 µm ?
Avec une Perl 80ED de focale f=560 je diaphragme à F/D=28 (j'ai fait une ouverture de ~2cm de diamètre) est ce correct ?
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