A modification for improve eShel spectrograph

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Christian Buil
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Christian Buil »

Olivier, je trouve que tu attache bien de l'importance à cette affaire de dynamique, cela revient souvent sur la table...

Il faut s'entendre sur ce que l'on entend pas dynamique et le domaine d'utilisation de l'instrument...

Un définition classique de la dynamique (D), une métrique le plus souvent employée en optoélectronique, consiste à calculer la dynamique comme le rapport du signal (S) le plus élevée enregistrable dans une image (en électrons) et le bruit de lecture (B) à 1 sigma (RMS) lui aussi compté en électrons.

On peut aussi travailler en pas codeurs (ADU). Par exemple en 12 bits on aura S = 4096 ADU, en 16 bits , S = 65536 ADU, ...

Par exemple si B = 2 ADU, on aura D = 2048 dans le premier cas, et D = 32768. On peut encore calculer la dynamique en bits, comme dans ma page en faisant :

Dbits = log(S_max / B_lecture) / log(2)

A présent Olivier, prend les valeurs effectives de S et surtout de B, pour d'une part le CCD et d'autre part le CMOS. Comme je le dits dans le texte de la page (texte entre-parenthèse, un peu a ton intention), la faible valeur de B pour le CMOS compense tout à fait le défaut en terme d'amplitude de codage - et même avec cette définition, le CMOS peut être supérieur. Parler de dynamique sans parler du bruit en détection faible flux est incomplet en fait.

Un autre façon d'écrire la dynamique est de considérer que le bruit n'est produit que par le signal lui-même, c'est-à-dire B = racine(S) (régime bruit de photon). Dans ce cas on a :

Dbits = log(S_max / racine(S_max)) / log(2) = log((racine(S_max)) / log(2)

Selon cette définition, la dynamique "signal' est de 8 bits pour un codage sur 65536 ADU et de 6 bits pour un codage sur 4096 ADU, soit un rapport 4. Donc oui, ici, à tout les coups, un codage sur 16 bits fourni une dynamique supérieure. J'ai l'impression que c'est ce dont tu parle lorsque tu évoque les enregistrements sonores. C'est cependant assez éloigné de nos affaires de spectro (j'ai observé la nuit dernière quelques étoiles Be avec mon eShel, et aucune ne m'a donné un signal supérieur à 4096 (ou 65536 ADU) malgré un temps de pose unitaire de 10 minutes - l'inverse est plutôt rare...).

En réalité, la vérité est entre les deux, car B n'est pas uniquement le bruit de lecture, on peut aussi ajouter le bruit thermique, le bruit de traitement, ... le bruit de signal lui même. Mais il faut bien trouver une définition simple, et (S_max/B_lecture) c'est un bon traceur de la performance. Il faut aussi se rappeler qu'un bon moyen pour accroitre la dynamique "signal" consiste à additionner des images individuelles pour obtenir le résultat final (tu ne peut pas top faire cela avec un enregistrement sonore il est vrai), ce qui a aussi d'autres vertus (filtrage de certains pseudo bruits).

Christian

PS 1: attention Etienne, la ASI178MM n'est pas la meilleure caméra CMOS que j'ai testé. En outre l'histoire des franges n'est pas liée au CMOS en temps que tel, car malheureusement, pas mal de caméras CCD montrent aussi des franges (c'est le hublot du capteur qui est en cause).
PS 2 : ASI183, oui on pourra surement binner - mais c'est à l'usage que l'on peut se rendre le mieux compte du meilleur point de fonctionnement.
PS 3 : vu comment les choses évoluent, la question CCD vs CMOS ne se posera plus d'ici 2/3 ans, comme on ne se pose plus la question photographie chimique vs CCD.
PS 4 : on constate qu'une caméra comme la ASI183MM PRO, dont la taille du capteur est équivalent celui d'une ATIK460EX va être proposé à un prix sensiblement inférieur. Si on ajoute le QE (plus de 80%), le bruit faible (1,6 e-), la haute vitesse de lecture... la messe est dite (sous reserve d'un test probatoire bien sur, mais j'ai peu de doute - et la dynamique sur une trame ne changera par grand chose).
James Ley
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by James Ley »

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
- 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..
Cher Etienne,
La camera ASI178MM m’a bien servi pour commencer dans le monde de la spectroscopie. Avec le Star Analyzer 100, j'ai obtenu une dispersion d'environ 0,4 nm / pixel. La résolution que j'ai calculée avec ISIS pour mon ALPY 600 était de 570. Je pense que je la pourrais améliorer avec une fente plus étroite. Le coût d’une camera CMOS (la moitié d'une caméra CCD) pourrait être une considération importante pour les débutants comme moi.

Pour un peu plus d'argent, je trouve la camera ASI183MM plus intéressante, mais je ne sais rien de la spectroscopie échelle.
Shelyak Alpy 600 (spectroscope, guiding module and calibration module) | GSO 8" f/4 | Orion Atlas Pro | ZWO ASI178MM-Cool (mono) | ZWO ASI290 Mini (mono)
"think like a photon" -- Steve Shore
Berthold Stober
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Berthold Stober »

Do anyone have a def_ordre , def_line.lst for this CMOS CCD?

Berthold
Francois Teyssier
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Francois Teyssier »

Bonjour,
Une question plutôt pour Christian et François C. , mais s'il il a d'autres réponses avisées, je suis preneur !
Je viens d'installer le nouveau collimateur sur eShel. L'amélioration est significative. Je passe de 4200 à 4060 dans le bleu et pense pouvoir gagner encore un ordre.
J'en profite pour réviser tous les réglages. Et je découvre une page de référence de Christian : http://www.astrosurf.com/buil/isis/eshe ... metres.htm
avec le même setup que le mien : ATIK 460Ex bin 2
Je tourne donc la CCD pour suivre la recommandation : groupe de 4 raies de référence de l'ordre 34 horizontal
et je me retrouve dans l'incapacité de traiter le spectre, aucun réglage alpha gamma ne permettant de réaliser le test rotation CCD.
La raie de référence est dans ces condition à X = 425, très éloignée de X = 559 sur le document de Christian.

Depuis 2015, je travaille avec X = 395 à 405, ça ne m'a empêche d'obtenir des spectres. Mais, je soupçonne qu'il y a un problème d'alignement (spectro, objectif, CCD ?)
th.PNG
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Merci d'avance pour votre aide.

François
Christian Buil
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Christian Buil »

François, l'expression. "incapacité de traiter le spectre" est un peu juste pour faire un diagnostic.
L'écart sur les coordonnées X et Y en tout cas n'a pas d'importance majeure (un centrage différent de l'axe optique de l'objectif, du reste il m'est arrivée de mettre des cales sous cet objectif pour volontairement le basculer et ainsi attraper l'UV, c'est ce que je fait en tout cas avec le 135 mm Canon, que je bascule de bien 2 degrés pour optimiser le positionnement du spectre sur le capteur). Bien sur, il faut examiner si les limites des ordres dans def_order.

Je suppose que tu a regarder l'image Check2 ? C'est bien le juge pour le diagnostic. Des raies sortes des boites de mesure ?

Les angles alpha et gamma agissent peu sur le réglage logiciel. En revanche la valeur de la focale de l'objectif indiquée est bien plus critique (facteur d'échelle). Comme tu as changé le collimateur, il est possible que le rapport f1/f2 soit modifié aussi, et qu'il faille donc jouer sur la valeur de f2. Voit si la détection des raies ThAr s'améliore en adoptant 84,5 mm, 84,0 mm...

Christian
Francois Teyssier
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Francois Teyssier »

Mon réglage de base
alpha = 63.7 gamma = 5.8 F = 85 mm
(j'ajuste alpha pour régler la position de la raie haut/droite
essai0.png
J'ai modifié la focale jusqu'à 82 mm en suivant ton conseil, en ajustant uniquement alpha
alpha = 62.8 gamma = 5.8 F 82 mm
essai1.png
Le repère pour la raie du bas n'a pratiquement pas progressé.
J'ai bien sûr fait plus d'essais dans une étendue beaucoup plus large pour F et alpha. Aucun résultat positif

Comme je le disais précédemment, ce problème n'est pas nouveau pour moi. Je l'ai depuis le début. A plusieurs reprises depuis 3 ans j'ai essayé de reprendre ce réglage avec les raies horizontale, sans succès. Le mieux que j'ai pû faire est d'amener la raie de référence à X = 412.

Par mail, Joan me suggère que cela pourrait provenir du réglage de l'angle réseau
Joan Guarro Flo
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Joan Guarro Flo »

Hello to all,

I was write to François, I explained my experiences with the MUSSOL and LINX. If the signaled light, ( fig 1 ) doesn't be in the THOR's image it's always impossible extrair the graphic with the ISIS. We're say to the infrared orders incluyed. I don't know that it's.

Thoughting in parallel. If Christian's image doesn't have any problems with the ISIS procedure. Fig 2, I think that François's image, ( fig 3 ), must move to the same position.

I only explain and try extrapole my experience. I don't know if it's really true for the eShel.

Friendly, Joan.
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Joan Guarro Flo
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Joan Guarro Flo »

Hello,

Aclaration. We have to understand than Christian, François and I had used the same model camera the ATIK460EX.

I think, the problem disappears if you use one CCD wiht a chip more bigger, for exemple the KAF8300.

Regards, Joan.
Francois Teyssier
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Francois Teyssier »

I agree, Joan. The ATIK 460EX is a little bit small for eshel

1. J'ai tout d'abord réalisé une rotation de la CCD de 180° afin de vérifier d'où provient le décalage en X entre le résultat de Christian (X1 = 559) et le mien (X1 ~ 425) 1.2 mm au niveau du capteur. J'obtiens toujours une valeur faible (X1 = 380). J'en déduis le l'alignement objectif et CCD est correct. La déviation provient de l'eshel lui-même.
2. Réglage de l'inclinaison objectif + caméra avec des cales (3 bristols et 2 bristols) afin de ramener X1 vers le centre
Je parviens à recentrer la raie de référence
mais, aucun réglage n'est possible ni avec alpha, ni avec F car d(X1)/d(alpha) >> d(X3)/d(alpha) et d(X1)/d(F) >> d(X3)/d(F)
reglage2.PNG
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3. Je reviens donc à mon réglage traditionnel en inclinant le groupe des 4 raies (environ - 5°), tout en conservant les cales bristol
reglage3.PNG
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Pas de problème pour aligner les 3 raies avec les repères (params : F = 85 mm, gamma = 5.8° - ajustement avec alpha = 62.8°
X1 = 515 encore un peu loin de la référence Christian, mais tout de même un gain de 100 pixels

A partir de ce réglage -peu orthodoxe, j'arrive à obtenir les ordres 30 à 57 (3916 à 7600 A)
Résolution en amélioration par rapport au collimateur d'origine
Focalisation doute à optimiser (la petite dépression entre les ordres 41 à 44 doit pouvoir être minimisée)
reso.PNG
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Sur le ciel, cela donne:
(un cosme à supprimer)
sun.png
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Voilà, je vais m'en sortir comme cela, mais je reste troublé par cette inclinaison
Joan Guarro Flo
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Re: A modification for improve eShel spectrograph

Post by Joan Guarro Flo »

Bonsoir François,

I'm really happy for you, than you have resolved been the problem, the results with the new collimator seem very nice.
I think, ( it's my opinion ), that you don't have to be preoccupied for the inclination to the orders of your picture "reglage3.PNG" II find them very normal.

What I did not find very normal, are your previous pictures without this inclination. But if everything worked .., mine they also as inclined, see you my picture.

t seems neither I nor you can explain mathematically why this happens. But the end result is good.
Here are several people who can explain very well why all this. One of them is Martin Dubs, he has helped me a lot to solve these problems.

Clear skys, ( today it's cloudy here ).

Friendly, Joan.
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