2-Le guidage

Le principe

Le système de guidage est basé sur une reprise du plan focal du télescope par deux doublets achromatiques identiques de 50mm de focale. Le grandissement final est de 1:1 ce qui fait que le guidage sur fente se fait comme si la caméra était au foyer de l’instrument. La fente est inclinée d’un angle 15° par rapport à l’horizontale pour dégager le retour optique du champ central, puis un miroir fait sortir le faisceau à 90° de l’axe optique principal. Le double doublet achromatique permet par la suite de focaliser l’image de la fente sur la caméra de guidage.

Système Optique de guidage sur fente de grandissement 1:1

La fente fait partie intégrante de l’UVEX, elle est décrite aussi dans la section dédié au spectroscope. Cette section pour ce qui traite de la fente reste valable dans le cas de l’utilisation du cube de guidage Alpy de Shelyak.

Le système de guidage est réalisé grâce à une fente réfléchissante incliné à 15° par rapport à l’axe optique. Le système de fente est celui du module de base de l’Alpy 600 de la société shelyak qui est constitué d’une lame très fine (50µm) en nickel gravé de 4 fentes (25µm 50µm 100µm et 300µm) d’un trou de 25µm très pratique pour les réglages de l’UVEX. La dimension des 4 fentes est très utile pour adapter le rapport flux résolution suivant les objets et le télescope utilisé. Le système de fentes est très fragile c’est un point très sensible du spectrographe qu’il faudra la manipuler avec soin et à installer à l’envers comme on le verra plus loin.

Système de fentes Shelyak ici installé à l’endroit pour l’Alpy 600, à monter à l’envers pour l’UVEX 3.
Fente « alternative » de la version de base de l’ALPY 600. Source Shelyak.

Fente Standard présent dans la version de base de l’ALPY 600 – 1 trou de 25 µm et des fentes de 25, 50, 100, 300 µm. Source Shelyak

Chaque système de fentes consiste en une feuille de nickel de 50µm d’épaisseur réalisée par électro-déposition. Ce qui constitue une série de fentes et de trous de type « Clair », la lumière ne traverse donc pas de verre en passant par la fente. Cette fente a d’énormes avantages comme le décrit Christian BUIL dans un échange de mail en avril 2019

… Si on résume les intérêts de cette solution :

– Une solution économique
– Un gain en transmission de l’ordre de 8% et plus fort encore dans le bleu et l’UV.
– Pas de reflet parasite (la double image dans la caméra guide qui perturbe les débutants et parfois les systèmes).
– Un noir d’encre au coeur de la fente, ce qui va améliorer sensiblement la qualité du guidage pour tous les observateurs.
– Un coefficient de réflexion du nickel supérieur à celui du chrome (donc, guidage sur des cibles plus faibles potentiellement).
– Des spectres plus contrastés (moins de diffusion) – Une grande souplesse (nombreuses fentes sur la même plaque, et un truc capital pour UVEX, des trous qui simulent une étoile, ce qui peut être clefs pour le réglage du spectrographe
– c’est valable aussi pour toute la gamme des spectros Shelyak (?), mais en admettant tout de même que cette fente nickel fait moins pros les fentes en verre).

Christian Buil
Modèle « standard » qui équipe le spectroscope ALPY600 en version de Base, installée à l’envers sur le support en impression 3D de l’UVEX 3

Attention néanmoins à ne pas oublier de monter la fente à l’envers sur le support de fente prévu pour l’UVEX, ce qui est contre-intuitif. En effet les bords de la fente n’ont pas le même tranchant des deux cotés à la base, cette fente n’étant pas faite pour faire de l’autoguidage à la base.

Fente à l’endroit, mauvaise configuration la fente est très large, on ne peut pas autoguider efficacement dans cette configuration les lèvres ne réfléchissent pas la lumière de l’étoile une fois dans la fente.

Fente à l’envers, bonne configuration on remarque que la fente est entourée d’un trait très fin caractéristique. Attention ne pas se fier au sens de l’écriture (35 µ) ici à cause des miroirs affectés au moment de l’acquisition par le soft de la caméra.

Le coté spectrographe le schéma ci-dessus est celui ou est écrit la largeur des fentes en µm, mais l’écriture est aussi visible de l’autre coté à l’envers. Source issue de la documentation technique Shelyak.

L’inclinaison de la fente permet de renvoyer tout le flux lumineux qui ne passe pas par la fente vers le système de guidage suivant un angle de 30° par rapport à la verticale ce qui le dégage de l’axe optique. Le champ est repris par un miroir plan Thorlabs ME05-G01 de 1/2″ et de 3,2 mm d’épaisseur incliné à 60° dans la direction du système de focalisation.

Le miroir de guidage 1/2″ et son support en impression 3D, la partie protégée par un film plastique bleu est a installer en avant est la partie aluminée du miroir.

Le faisceau est rendu parallèle par la suite par un premier doublet achromatique Thorlabs AC127-050-A. Un second doublet (même référence que le précédent) focalise l’image de la fente sur le capteur CCD de la camera de guidage.

Doublets Achromatiques Thorlabs 1/2″ (x2). Attention au montage dans le support, les deux doublets doivent être monté tête bêche, les parties bombées vers l’intérieur du tube.
Les deux doublets achromatiques montés dans le support SM05L05 Thorlabs, les références sont orientées vers l’extérieur.

Le système de guidage a pour rapport de grandissement 1 :1 ce qui implique que la taille des objets sur la fente donc au foyer du télescope ont la même taille sur le capteur de la caméra de guidage.

Image du champ de guidage du Calibrex n°2, camera de guidage Zwo Asi 120N, on notera que le liseré autour de la fente est bien visible, et que celle-ci est bien fine, cela signifie que la fente est bien montée à l’envers sur son support
Champ de l’étoile Be EW Lac, lunette Perl Vixen fluorite 90/810 + Calibrex n°2, Zwo Asi 120N – 9s de pose, le champ est ici de 19,5′ x 14,5′ magnitude limite 15, condition de prise de vue urbaine. Lorsqu’on pointe dans la direction de la voie lactée de nombreuses étoiles apparaissent dans le champ de guidage en quelques secondes de poses, ce qui permet une réduction astrométrique et un pointage précis et sûr des cibles spectroscopiques même jusqu’à une magnitude 15!

Le champ de la camera de guidage dépend donc de la focale de l’instrument et aussi de la camera de guidage utilisé, mais la géométrie très particulière de la fente impose des contraintes. Tout d’abord le champ de netteté optimum est assuré au centre de la fente ou globalement les déformations géométrique ne sont pas gênantes tant que l’objet est situé dans la zone entre la vis centrale et la vis n°2 visible en ombre chinoise ci-dessus.

Position du champ de netteté sur le système de fente.

En gros la zone de netteté fait 4mm x 4mm ce qui est compatible avec la camera ZWO Asi 120N (capteur de 4,8mm x 3,6mm) mais des capteurs plus grand peuvent offrir une plus value en terme de champ qui n’est pas négligable au moment du pointage. Même si la réduction astrométrique ne peut se faire que dans la zone du champ de netteté a cause de l’ombre des deux vis (droite et gauche sur la photo) une cible apparaissant dans le champ plus large permet un recentrage manuel sur la fente.

L’attribut alt de cette image est vide, son nom de fichier est image-12.png.
Nébuleuse M42 – C11 Edge + Calibrex + Asi ZWO 178MM 5s de pose binning 4×4.
L’attribut alt de cette image est vide, son nom de fichier est sn2020ue.jpg.
Supernovae SN2020 ue – C11 Edge + Calibrex + Asi ZWO 178MM 20s de pose binning 4×4 gain 500/900. Le champ est ici étendu, la vis centrale est visible entièrement à gauche et la moitié de la vis n°2 est visible à droite. On distingue le trou en haut à gauche. Le champ en haut et en bas de la vis centrale est exploitable pour le pointage.

Le champ est donc limité par la taille du capteur pour un capteur dont les dimensions sont inférieures à 4 mm, ce qui n’est pas le cas en général. Pour la majorité des cas la dimension dépend donc de la focale de l’instrument comme on peut le voir dans le tableau ci-dessous.

Focale (mm)Champ central en ‘ d’arc
50028′
80017′
100014′
20007′
28005′

Étiquettes :

Laisser un commentaire