Alignement des composants optiques

[Michel Verlinden]

Bonjour,

Un autre problème rencontré : la butée sur le support de fente. J'ai dû la poncer un peu pour tourner le spectre davantage, sinon mes raies formées sur le capteur étaient encore exagérément inclinées et je n'arrivais pas à corriger le tilt au maximum. J'ai ensuite repositionné le support du réseau pour que les lignes du réseau soient parallèles à la fente, à l'aide de 3 cales de 0.3 mm nécessaires pour recentrer le spectre en hauteur, le laser et cette fois un carré de bristol percé d'un trou de 0,5 mm. La ligne centrale du spectre de mon exemplaire est en fin de manip située à une centaine de pixels au-dessus de la ligne médiane du capteur (soit environ 0.25 mm) . Le tilt résiduel est contenu, moins de 10 pixels sur sur largeur de 5196 pixels (environ 0,1°).

Spectre en cours de focalisation

Spectre en cours de focalisation - seuils de visualisation différents

Pour affiner la mise au point sur le spectre, j'utilise l'outil de focalisation sur raie de Prism avec une lampe économique Hg - Ar diaphragramée. Avec des pixels caméra de 2.4 µm (ASI 183), une fente de 18 µm et un réseau de 600 tr/mm, je m'attendais à une largeur à mi-hauteur optimale de 7.5 pixels en utilisant la formule simplifiée largeur fente / largeur pixel, mais je suis descendu à presque 6 pixels sur une raie bien contrastée (l'une des deux raies proches et fines que l'on voit à droite sur le spectre). Est-ce en raison de l'anamorphose ?

Les miroirs M1 et M2 ne sont pas encore bien réglés. On peut voir aussi un artéfact marqué sur une raie brillante (on observe un arc), mais le faisceau incident n'est pas focalisé sur la fente (je n'ai pas encore réglé le spectrographe derrière un télescope fermé), la source de lumière est diffusée à 10 cm devant la fente, elle traverse la fente sous un angle très ouvert, une trappe béante pour les aberrations.

Prism - Focalisation sur raie

focalisation_sur_raie.png (22.21 KiB) Viewed 6123 times

Largeur à mi -hauteur d'une raie

focalisation_sur_raie_2020_11_14.png (19.76 KiB) Viewed 6123 times

Michel

[Michel Verlinden]

Le défaut que j'évoquais disparait lorsque je mets entre la source et la fente un concentrateur, j'utilise une simple lunette de visée, objectif faisant face à la source.
Le faisceau incident est ainsi un peu fermé.
Voici ce que j'obtiens :

Spectre de lampe économique - Montage avec viseur

En tournant le boitier j'avais remarqué que les raies tournaient aussi. La vis placée contre le support de réseau (indiquée sur l'image suivante) a corrigé le problème.
Cette astuce est évoquée dans la documentation de l'équipe de Nice (merci Messieurs) et s'avère incontournable.

Vis contre support de réseau

vis manette.JPG (49.14 KiB) Viewed 6119 times

Michel

[Stephane Ubaud]

Coucou Michel je prends la conversation en cours de route, super ton idée du laser
et ton idée m'en a donnée une autre, si au lieu d'utiliser le laser comme collimateur on l'utilisez pour simuler un cône de lumière avec ouverture en l'inclinant par rapport a l'axe optique.
Du coup j'ai essayé pour apprécier la qualité du réglage de mon UVEX 3 que je n'ose pas essayer de modifier de peur de ne pas retrouver le bon couple de réglage M1 et M2 par la suite.
Alors voici ma démarche:

20201118_121814_s.jpg (95.68 KiB) Viewed 6072 times

j'utilise un laser de labo Jeulin de 1mW à 6500A que j'aligne pour éclairer la fente en sortie sur le miroir M1 j'interpose une mire fabriquée avec géogebra avec deux cercles l'un correspondant au cercle de lumière d'un télescope de rapport F/D 8 (vert) et l'autre F/D 5 (bleu)

mireM1_s.jpg (93.07 KiB) Viewed 6072 times

je balade ensuite le faisceau en sortie de fente entre l'extrémité droite du cône F/D 8 et le coté gauche, puis je visualise l'effet sur le réseau et sur le M2.
Premier constat par rapport au marque au fond du boitier mon miroir M1 est légèrement tourné vers la droite du réseau (sens trigonométrique) ce qui par compensation m'a fait tourner le miroir M2 dans le même sens... Voici ce que cela entraine:
Coté droit:

20201118_113043_s.jpg (48.71 KiB) Viewed 6072 times

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Coté gauche:

20201118_113611_s.jpg (73.94 KiB) Viewed 6072 times

Donc c'est juste mais ca passe au bord du réseau... par contre a F/D 5 cela ne passe plus... donc réglage non optimal.
J'ai vérifié au niveau du miroir M2 ca passe mais ce n'est pas centré... la cela peu etre normal puisqu'on est dans la partie rouge du spectre. La question est ce bon? décalage de 8mm pour le rouge sur le miroir M2?

20201118_113636_s.jpg (34.75 KiB) Viewed 6072 times

A voir avec les spécialistes?

[Michel Verlinden]

Bravo Stéphane ! De brillantes idées ! Bien vu la mire pour les miroirs.
Je vois que la figure de diffraction reste à une hauteur presque constante sur M1? Déplaces-tu le spot en visant toujours la partie centrale de la fente ? Comment procèdes-tu pour effectuer ce mouvement fin dans ce cas ?
Amicalement,
Michel

[Michel Verlinden]

Stéphane,
Pour être certain que le laser éclaire la fente à l'ouverture testée, tu peux placer un télescope devant le spectrographe et déplacer le laser orthogonalement à la fente, d'un bord à l'autre du tube, comme l'a fait Christian Buil avec une veilleuse. La focalisation du spot laser sur la fente et le déplacement du laser permettront de simuler le suivi (d'une coupe) d'un faisceau conique convergent sur la fente.
Michel

[Christian Buil]

L'alignement au laser est un grand classique de la métrologie optique, mais il faut avoir vraiment un bon outillage pour que cela marche et ne donne pas un résultat biaisé.

La difficulté vient du fait qu'il faut que le faisceau passe par un point précis de référence (le centre de la fente ici est le mieux pour la définition de ce point) ET définissez une direction précise (la direction qui va du centre de la fente au centre du miroir M1 par exemple).

J'ai bien sur fait des essais avec un pointeur laser lorsque j'ai rédigé la première notice UVEX3, mais j'ai trouvé cela finalement tellement prise de tête que j'y ai renoncé. En tout cas je n'ai pas voulu imposé cette procédure. Elle est en outre assez imprecise à cause de la diffraction de la fente. Pour ce dernier point, il serait s'en doute mieux de remplacer la fente par un trou de disons 1 mm de diamètre et de faire passer le faisceau laser par ce trou. Mais là encore, je n'ai pas voulu ajouter ce type de complexité dans la notice de montage et de réglage, déjà pas trop simple.

Mais vos essais sont louables et méritent une bonne attention, car c'est sur le papier une bonne approche, à la condition de ne pas générer les biais indiqués, dû au non respects des conditions ci-dessus.

L'approche de Stéphane Ubaud avec une source laser éloigné du spectro est plutôt bonne car elle fixe mieux l'orientation du faisceau (moins vrai avec le pointeur d'alignement placé proche de la fente, car une erreur d'angle a des effets rapides).

En revanche Stéphane, il faut être sur de tourner le spectro autour du centre de la fente et du bon angle lorsque tu fais tes tests d'ouvertures. Cela, tel que je vois les choses ne me parait pas simple du tout. Déjà que faire un bon faisceau centré de référence ce n'est pas simple (ouverture nulle, on peut aussi parler de faisceau paraxial en optique, définissant l'axe optique).

Maintenant, il faut que je vous dise quelque chose d'important concernant UVEX3 et qui n'a jamais été décrit jusqu'alors. Une légère erreur de conception de CAO fait que le miroir M1 ne tourne pas exactement autour d'un axe passant par le centre optique de la surface de ce dit miroir. Cela signifie que lorsqu'on tourne ce miroir on produit aussi une légère translation du faisceau de référence, ce qui peut compliquer les réglages (mais dans le cas du laser, la source elle même peut provoquer une erreur dominante si on n'est pas soigneux).

Cette erreur de conception sur la CAO de UVEX3 permet malgré tout de faire de bon spectres, mais on peut aussi faire un peu mieux. C'est ce qui justifie la mise en chantier de UVEX4, en cours de finition, qui corrige ce problème, mais qui aussi apporte énormément d'améliorations coté focalisation très précise du spectre, accès à la fente, avec même une motorisation possible de l'angle du réseau...

Le petit groupe Niçois travaille dur à cette nouvelle version, et on peut imaginer une sortie de ce projet au début de 2021. Faut patienter un peu. Bien sur, l'ensemble des éléments optiques du UVEX3 actuel sont utilisables sur UVEX4 sans débourser un sous de plus, si ce n'est l'impression 3D pour ceux et celles qui ont adoptés cette technique technique.

Christian

[Michel Verlinden]

Merci Christian, de ton expertise éclairante et précieuse.
Je suis impatient de voir la prochaine génération d'UVEX.
Michel

[Stephane Ubaud]

Merci christian pour la réponse,
Effectivement avec l'UVEX 4 on devrait avoir les outils pour un réglage plus aisé et quelques surprises.
Un apercu du travail de PIerre sur la CAO ca déchire grave

M2_adjustement_20201107_195333_s.jpg (102.2 KiB) Viewed 5871 times

et un petit film vraiment impressionnant
https://youtu.be/y1ntm9vCEXY
on bosse aussi sur une fente tournante pour pouvoir changer très rapidement avec les 6 configs fente claire de shelyak
Fentes de differences tailles et trou.
On espère avoir une version mature
Déjà l'UVEX 3 est très agréable a utiliser, UVEX 4 permettra de réaliser un spectre complet avec une résolution medium en mode automatique grace a l'asservissement du réseau.
stephane

[Michel Verlinden]

Bonjour Stephane et Pierre,
Des améliorations substantielles en effet, qui apporteront un confort d'utilisation, et en remote de surcroît. Elle est ingénieuse et dynamique, cette équipe de Nice !
Merci infiniment !
Michel