Jednořádový spektrograf

Jednořádový spektrograf je vlákny napájený klasický spektrograf pracující buď v prvním nebo druhém řádu spektra. Druhý řád pokrývá rozsah vlnových délek 4000-5100 Å (tedy od blízkého UV po modrou část viditelného světla) a délka řádu je 233 Å. První řád pokrývá rozsah 5100-8900 Å (viditelné zelené až blízké IR záření) s délkou řádu 470 Å. Rozlišení spektrografu v oblasti čáry Ha je ∼13 000. V přístroji je použit CCD detektor PyLoN 2048x512BX (E2V 42-10 BX) s rozměrem pixelu 13.5 μm, kamera je chlazená tekutým dusíkem na pracovní teplotu −115°C. Hlavní výhodou tohoto zařízení je široký pracovní rozsah vlnových délek (475 Å v oblasti Hα) s rovnoměrným poměrem S/N.

Základní charakteristiky kamery
Kamera Čip Rozlišení Pixel size Vyčtení
PyLoN E2V 42-10 BX 2048×512 13.5 x 13.5 μm 19 s
Základní charakteristiky spektrografu

Jednořádový spektrograf pracuje ve dvou spektrálních řádech. První řád umožňuje zaznamenat červenou část spektra v rozsahu od přibližně 5100 Å až do infračervené oblasti. Druhý řád slouží k záznamu modré části spektra od přibližně 4000 Å do 5 100 Å.

1. řád
Délka řádu
2. řád
délka řádu
Rozlišení
5100-8900 Å 470 Å 4000-5100 Å 233 Å ~13000 (Hα)

Délka najednou zobrazeného intervalu spektra je v prvním řádu přibližně 470 Å, ve druhém pak přibližně 230 Å (poměr je tedy zhruba 2:1). Rozlišení (R) v prvním řádu je přibližně 12 000 (v oblasti kolem čáry H-alfa), ve druhém řádu pak 24 000 (poměr opět 2:1).

Vybrané předdefinované spektrální rozsahy
H-gammaH-betaH-alphaGAIA
4272-4506 Å4757-4990 Å6260-6765 Å8400-8870 Å

Spektrální rozsah (poloha středu zobrazeného úseku spektra) je možné při pozorování nastavit individuálně dle požadavku.

Optické uspořádání
  • šířka štěrbiny: 0.2 mm (0.6 arcsec)
  • Flat field: dutinová katodová lampa
  • srovnávací zdroj: ThAr lampa, 15 mA
  • expozimetr: je umístěn těsně za štěrbinou, jedná se zrcátko s propustností asi 95%, 5% světla je odkloněno do expozimetru
  • kolimátor: světelnost f/32, mimoosý
  • mřížka – pracuje v prvním a druhém řádu spektra
  • Schmidtova kamera (korekční deska + sférické zrcadlo), f = 700 mm
Schématický nákres jednořádového spektrografu ukazuje optické uspořádání a průchod světla od štěrbiny až k detektoru. Kredit: M. Šlechta
Ukázkové snímky
Zero
Flatfield
ThAr Calibration lamp
beta Ori

SNR vs. expoziční čas

Vhodnou expozici je možné zhruba odhadnout podle grafu uvedeného níže. Jak je vidět, pro získání poměru signál/šum SNR ~30 pro hvězdu 10. magnitudy je potřeba expozici o délce 1 hodina. Poměr SNR však závisí nejen na zenitové vzdálenosti hvězdy ale především na aktuálních pozorovacích podmínkách.

Expoziční čas potřebný k dosažení požadovaného SNR s jednořádovým spektrografem. Kredit: Miroslav Šlechta