Jump to content

Amatorska podczerwień: dotychczasowe próby


Recommended Posts

Ciekawy artykuł, w którym amator dokonał - wg swoich słów - pierwszej amatorskiej rejestracji planety Mars w falach podczerwieni termicznej (~8-14um).

 

(PDF) Switching to Infrared! A New Method for Non-professional Imaging in the mid-IR (researchgate.net)

 

Prawdopodobnie zdjęcie kosztowało kilkanaście tysięcy dolarów.... ale czego się nie zrobi dla nauki / ciekawej fotki :P

 

 

W skrócie: wykorzystał "gotowy" detektor MCT chłodzony ciekłym azotem z jednym pikselem, dodatkowo dedykowany 15cm teleskop (od producenta kamery - Inframetrics).

Dodatkowo użył platformy tip&tilt od SBIG-owego pakietu "adaptive optics" do skanowania większego obrazu nieba. Tak przedstawia się rezultat:

 

mars.png

 

Zdecydowanie jest to.... no świecący punkt na pewno :)

 

Ale technologia poszła do przodu, artykuł ma już 15 lat...

 

Niemniej, poza genialnym zdjęciem @szuu przedstawiającym Księżyc - nic więcej nie ma, lub nie widać, lub nikt się nie chce chwalić...

 

 

Link to comment
Share on other sites

  • 4 weeks later...

Chciałem tu przedstawić i opowiedzieć trochę o moim ostatnim znalezisku na Google Scholar.

Nie takie całkiem amatorskie, i już dosyć współczesne, bo rok 2019-2020, artykuły w sprawie obrazowania w termicznej podczerwieni (8-14um) za pomocą komercyjnie dostępnych detektorów opartych o niechłodzone mikrobolometry z tlenku wanadu (VOx). 

 

Mała dygresja: mikrobolometry zbierają padające na nie ciepło zmieniając pod jego wpływem rezystancję, co można potem zmierzyć. Są w większości dostępnych komercyjnie, typowych, niechłodzonych kamer na podczerwień.

 

Artykuły są o tyle ciekawe, że używają sklepowego sprzętu - FLIR Tau 2 640x480 z pikselem 17um i obiektywem 13um.

Pierwszy z nich:
https://academic.oup.com/mnras/article/492/1/480/5679146
opowiada o próbach użycia takiego detektora w teleskopie 2m f/10. Ogniskowa 20m dawała zbyt dużą skalę więc naukowcy zdecydowali się stworzyć rodzaj dużego reduktora ogniskowej z również dostępnych komercyjnie soczewek chalkogenowych. Uzyskano ostatecznie skalę 0.75"/px. Z taką skalą udało się wykonać dobrej jakości zdjęcia Księżyca (w tym podczas zaćmienia), Marsa oraz bardzo jasnego źródła IRC+10216.

 

 

ksiezyc.png

 

mars_irc.png

 

Kolejna dygresja:

Źródło IRC+10216 to gwiazda węglowa:

http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=IRC%2B10216
10mag wizualnie, w paśmie K już ma 0.4mag, strumień 4.75 × 10^4 Jy dla 10um
Gwiazda ta jest najsilniejszym źródłem promieniowania podczerwonego w katalogu źródeł punktowych IRAS:
https://irsa.ipac.caltech.edu/workspace/TMP_1NX2km_23663/Gator/irsa/25690/tbview.html

 

Wg autorów bez dalszych usprawnień spokojnie można na pojedynczych ekspozycjach "zejść" z czułością do poziomu pozwalającego na detekcję kilkakrotnie słabszych źródeł, przez co możliwe byłoby obserwowanie ponad 160 najjaśniejszych źródeł z katalogu IRAS. Autorzy zauważają, że dużo szkła po drodze (reduktor i sam obiektyw kamery) zabiera trochę światła. Poza tym teoretycznie zwiększenie czułości można uzyskać stosując chłodzenie kamery choćby termoelektryczne, jak w zwykłych astrokamerach. Wreszcie, uporanie się z emisją tła przez bardziej zaawansowane metody, niż tylko w postprocessingu pozwoliłoby na bardziej udane "stackowanie" krótkich ekspozycji.

 

I temu właśnie zagadnieniu poświęcony jest następny artykuł. Jeszcze dziś spróbuję go też streścić :)

 

  • Like 3
  • Love 1
Link to comment
Share on other sites

W drugim artykule:

https://link.springer.com/article/10.1007/s10686-021-09744-6

 

Żeby zminimalizować wpływ tła termicznego atmosfery i samego instrumentu naukowcy podjęli się budowy prostego choppera, czyli ruchomego lustra które zmienia kąt obserwacji nieznacznie (o kilkadziesiąt sekund łuku) z częstotliwością 1Hz. Powoduje to niejako odejmowanie "gradientów" termicznych nieba które zmieniają się w podobny sposób, jak seeing zmienia się przy obserwacjach wizualnych. Przy czym seeing w wizualu zmienia kształt obrazu obiektu, ale w przypadku astronomii w podczerwieni termicznej w której samo powietrze "świeci" to fluktuacje gęstości powodują zmiany poziomu tła. 

 

Całe szczęście te zmiany mają nieco większa skalę czasową i można sobie z tym poradzić właśnie stosując chopping.

 

Kamera patrzy raz na obiekt (A) a raz tuż obok niego (B). Ekspozycje są od siebie odejmowanie (A-B) co powoduje, że realnie działa to jak robienie na przemian lighta i darka i odejmowanie ich na bieżąco. 

 

Usuwa się w ten sposób wpływ świecenia powietrza ale zostaje jeszcze emisja samej aparatury. 

 

By z kolei ją wyeliminować stosuje się podobny trick tj. nodding. Emisja teleskopu jest również zmienna w czasie (a liczą się zmiany temperatury nawet rzędu 0.1st. C)

 więc możliwie często - co kilka sekund - dodatkowo kieruje się teleskop w inną stronę tak, żeby tym razem ekspozycja B choppera była skierowana na obiekt a ekspozycja A - nieco obok.

 

Odejmowanie ekspozycji z tych dwóch położeń powoduje usunięcie wpływu emisji teleskopu i skuteczność tego mechanizmu ma duży wpływ na ostateczną czułość naszego instrumentu.

 

Tu jeszcze trochę o choppingu i noddingu:

http://www.gemini.edu/sciops/instruments/mir/MIRChopNod.html

 

Pani Maise Rashman z kolegami zaimplementowała chopping za pomocą lusterka na obrotowej platformie z Thorlabs za jakieś 500EUR (niedużo!).

 

Efekt tej pracy było polepszenie czułości wobec wyników z poprzedniego artykułu prawie 70x. Nic tylko pogratulować, choć jeszcze dwukrotny wzrost czułości potrzebny byłby żeby wykryć tym zestawem gwiazdę Wega w paśmie 10um... !!!!

 

 

 

Moim zdaniem (i autorów) konstrukcja choppera wymaga przemyślenia i udoskonalenia, żeby uzyskać szybsze działanie, najlepiej zsynchronizowane z prędkością pojedynczych ekspozycji które wynosiły tutaj 1/7s. 

 

Po drugie warto zastanowić się nad delikatnym chłodzeniem (np. do -20C) całej, niewielkiej przecież kamery.

 

Po trzecie użycie mniejszego teleskopu z mniejszą skalą odwzorowania ale bez dodatkowego korektora który realnie wprowadzał 3 kawałki szkła pomiędzy teleskop a detektor mogłoby również polepszyć jakość obrazu.

 

Osobiście uważam że konstrukcja takiego choppera nie wybiega poza możliwości amatorskie - z pewną dozą fantazji i zawziętości można by stworzyć w miarę sensowne rozwiązanie (patrząc choćby na sukcesy ludzi od drukowanych spektrometrów jak @Jagho i @bajastro).

 

Nodding wymagający od montażu przesuwania o kilkadziesiąt sekund łuku w tą i z powrotem co kilka sekund - przy dostępnych komercyjnie montażach i guidingu - wydaje się po prostu implementacją ditheringu posuniętą do ekstremum. Pewnie problemem byłyby drgania ale to już trzeba by sprawdzić - mniejsza skala też poprawia sytuację.

 

Ogólnie kontaktowałem się z autorami tych artykułów i powiedzieli mi że w warunkach amatorskich na pewno można pokusić się o obserwację Księżyca i jasnych planet, nawet bez chopingu, teleskopem z lustrem 0.3 i ogniskową rzędu 2m, a więc np. używając 12" RC f/8. Wydaje mi się to bardzo obiecujące.

 

Tymczasem postaram się wkrótce jeszcze coś dorzucić do tego pieca, ale na razie wakacje  ;)

 

 

 

  • Like 2
Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

 Share

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

  • Our picks

    • Droga Mleczna w dwóch gigapikselach
      Zdjęcie jest mozaiką 110 kadrów, każdy po 4 minuty ekspozycji na ISO 400. Wykorzystałem dwa teleskopy Takahashi Epsilon 130D i dwa aparaty Nikon D810A zamocowane na montażu Losmandy G11 wynajętym na miejscu. Teleskopy były ustawione względem siebie pod lekkim kątem, aby umożliwić fotografowanie dwóch fragmentów mozaiki za jednym razem.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 36 replies
    • Przelot ISS z ogniskowej 2350 mm
      Cześć, po kilku podejściach w końcu udało mi się odpowiednio przygotować cały sprzęt i nadążyć za ISS bez stracenia jej ani razu z pola widzenia. Wykorzystałem do tego montaż Rainbow RST-135, który posiada sprzętową możliwość śledzenia satelitów.
      Celestron Edge 9,25" + ZWO ASI183MM. Czas ekspozycji 6 ms na klatkę, końcowy film składa się z grup 40 klatek stackowanych, wyostrzanych i powiększonych 250%.
      W przyszłości chciałbym wrócić do tematu z kamerką ASI174MM, która z barlowem 2x da mi podobną skalę, ale 5-6 razy większą liczbę klatek na sekundę.
      Poniżej film z przelotu, na dole najlepsza klatka.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 62 replies
    • Big Bang remnant - Ursa Major Arc or UMa Arc
      Tytuł nieco przekorny bo nie chodzi tu oczywiście o Wielki Wybuch ale ... zacznijmy od początku.
       
      W roku 1997 Peter McCullough używając eksperymentalnej kamery nagrał w paśmie Ha długą na 2 stopnie prostą linie przecinajacą niebo.
       
      Peter McCullough na konferencji pokazał fotografię Robertowi Benjamin i obaj byli pod wrażeniem - padło nawet stwierdzenie: “In astronomy, you never see perfectly straight lines in the sky,”
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 16 replies
    • Jeśli coś jest głupie, ale działa, to nie jest głupie - o nietypowych rozwiązaniach sprzętowych
      Sformułowanie, które można znaleźć w internetach jako jedno z "praw Murphy'ego" przyszło mi na myśl, gdy kolejny raz przeglądałem zdjęcia na telefonie z ostatniego zlotu, mając z tyłu głowy najgłośniejszy marsjański temat na forum. Do rzeczy - jakie macie (bardzo) nietypowe patenty na usprawnienie sprzętu astronomicznego bądź jakieś kreatywne improwizacje w razie awarii czy niezabrania jakiegoś elementu sprzętu  Obstawiam, że @HAMAL mógłby samodzielnie wypełnić treścią taki wątek.
        • Haha
        • Like
      • 21 replies
    • MARS 2020 - mapa albedo powierzchni + pełny obrót 3D  (tutorial gratis)
      Dzisiejszej nocy mamy opozycję Marsa więc to chyba dobry moment żeby zaprezentować wyniki mojego wrześniowego projektu. Pogody ostatnio jak na lekarstwo – od początku października praktycznie nie udało mi się fotografować. Na szczęście wrzesień dopisał jeśli chodzi o warunki seeingowe i udało mi się skończyć długo planowany projekt pełnej mapy powierzchni (struktur albedo) Marsa.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 131 replies
×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.