DSI Pro -muunnokset tähtitieteelliseen fotometriaan

DSI Pro:n tähtitieteellinen fotometria
Jeff Hopkins
Hopkins Phoenix Observatory
Phoenix, AZ

5. syyskuuta 2006

Tiivistelmä

Värillistä Deep Sky Imager (DSI) -kameraa ei voi käyttää tähtitieteelliseen suodatinfotometriaan, mutta DSI Pro:ta voidaan. Vakavaan työhön vaaditaan muutamia yksinkertaisia kameramuunnoksia.

Näihin muunnoksiin kuuluu suodatinliukutelineen korvaaminen suodatinkiekolla sekä yksinkertaisen termoelektrisen jäähdyttimen (TEC) lisääminen. Näillä muutoksilla DSI Pro (ja DSI Pro II) tarjoaa mahdollisuuden ammattimaiseen tähtitieteelliseen fotometriaan vaatimattomalla teleskoopilla jopa valosaasteisessa esikaupunkiympäristössä. Tässä artikkelissa kuvataan nämä muunnokset ja mitä tarvitaan BVRI-CCD-fotometrian tekemiseen tällä kameralla.

Kuva 1: Muunnettu DSI Pro Meade 12” LX200 GPS -teleskoopissa

Vaikka CCD-kameroita on ollut saatavilla tähtitieteelliseen käyttöön jo yli vuosikymmenen, edullisia ja helppokäyttöisiä CCD-laitteita on tarjottu harrastajamarkkinoille vasta viime aikoina. Ensimmäisiä näistä olivat verkkokamerat.

Jotkut innokkaat käyttäjät selvittivät niiden toiminnan ja tekivät muunnoksia, jotka tuottivat yllättävän laadukkaita tuloksia. Verkkokamerat sopivat parhaiten kirkkaiden kohteiden, kuten planeettojen, Kuun ja Auringon, kuvaamiseen. Syvän taivaan kuvaukseen verkkokamerat on muunnettava, mutta nämä muunnokset ovat monien harrastajien ulottumattomissa.

Aiheeseen liittyvä: Airtable — Yksinkertainen laskentataulukkokäyttöliittymä, joka sijaitsee todellisen relaatiotietokannan päällä, jossa on automaatioita, näkymiä ja jaettavia käyttöliittymiä..

Tilanne muuttui, kun Meade esitteli värillisen Deep Sky Imager (DSI) -kameran. Nyt syvän taivaan kuvaaminen oli mahdollista ilman kameran muuntamista. Lisäksi DSI-sarjan mukana tuleva AutoStar-ohjelmisto on erinomainen – se on yksinään jo kameran hintansa veroinen. Ohjelmiston oppiminen vaatii kuitenkin paneutumista, sillä ohjelmiston laatu ylittää selvästi siihen liittyvän dokumentaation tason.

Kaksi ongelmaa estää värillisen DSI-kameran käytön suodatinfotometriassa. Koska värillisen DSI:n CCD-sirussa on sisäänrakennetut RGB-suodattimet, sopivien suodattinten löytäminen standardin fotometrisen järjestelmän vaatimuksiin olisi vaikeaa tai mahdotonta. Toinen ongelma, joka ilmenee erityisesti lämpiminä kuukausina, on kameran jäähdyttämättömyys: se toimii ympäristön lämpötilassa.

Värillisen DSI:n julkaisun jälkeen Meade toi markkinoille mustavalkoisen version, DSI Pro:n. DSI Pro tarjoaa erinomaisen lähtökohdan vakavaan CCD-fotometriaan. Koska kamera on mustavalkoinen, sen mukana toimitetaan neljän suodattimen liukuteline RGB-suodattimia varten (suodattimet myydään erikseen). DSI Pro:n käyttäminen ulkoisten suodattimien kanssa tarjoaa etuja: mustavalkoinen kamera on herkempi ja tarjoaa paremman resoluution.

Jos olet ostoksilla: Zoho Creator — Halpakoodisovellusten rakentaja, joka liitetään laajempaan Zoho-sviittiin ja hinnat käyttäjää kohti sovelluksen sijaan..

Vaikka mukana tulevaa suodatinliukutelinettä voisi teoriassa käyttää fotometrisiin suodattimiin, käy nopeasti selväksi, että se ei ole hyvä idea. Fotometriset suodattimet ovat kalliita, ja liukutelineen avoin rakenne altistaa ne pölylle, kastelle, sormenjäljille ja naarmuille. Suodatinkiekko on huomattavasti parempi tapa säilyttää ja suojata suodattimia.

Ensimmäinen vaihe on korvata alkuperäinen suodatinliukutelineen pidin matalaprofiilisella sovitelevyllä, joka muistuttaa värillisessä DSI:ssä käytettyä ratkaisua (katso kuva 2). Tämä poistaa suuret aukot, joista liukuteline työnnetään sisään, ja lyhentää etäisyyttä CCD-siruun. Tällaisia sovitelevyjä voi ostaa ScopeStuff-verkkokaupasta osoitteesta http://www.scopestuff.com/ hintaan 37 dollaria.

Huom: Alkuperäistä 1,25 tuuman kiinnitysputkea voi käyttää uuden sovitelevyn kanssa, mutta on suositeltavaa asentaa suodatinkiekko lähemmäs kameraa kuin mitä kiinnitysputki sallii.

Alkuperäisen liukutelineen sovittimen vaihtaminen matalaprofiiliseksi sovitelevyksi on hyvin yksinkertaista. Sovitinta pitävät paikallaan neljä pieniä ristipääruuvia. Nämä ruuvit ja alkuperäinen sovitin irrotetaan ja korvataan matalaprofiilisella sovitelevyllä sekä uusilla, lyhyemmillä ruuveilla.

Huom: Kameran kulmissa on neljä kuusiokoloruuvia. Nämä ruuvit pitävät kameran koossa. Älä irrota näitä ruuveja tätä muunnosta varten.

Kuva 2: Alkuperäinen DSI Pro suodatinliukutelineellä sekä matalaprofiili- ja alkuperäissovittimilla

Aiheeseen liittyvä: Knack — Kooditon tietokannan rakentaja, joka on tarkoitettu portaaleihin, hakemistoihin ja sisäisiin työkaluihin – kiinteähintaisella hinnoittelulla käyttäjäkohtaisten maksujen sijaan..

Kun matalaprofiilinen sovitin on asennettu DSI Pro:hon, seuraava vaihe on suodatinkiekon lisääminen. Markkinoilla on useita vaihtoehtoja, joiden hinnat vaihtelevat alle sadasta dollarista lähes tuhanteen dollariin. Erinomainen kompromissi on ATIK Manual Filter Wheel. Sitä voi myös ostaa ScopeStuffista hintaan 199 dollaria. Suodatinkiekko on laadukkaasti valmistettu ja siihen mahtuu jopa viisi 1,25 tuuman kierteellistä suodatinta.

Kuva 3 esittää kameraa, jossa on ATIK-suodatinkiekko ja F/3,3-polttovälitysjärjestelmä. Polttovälitysjärjestelmän tarkoitus on laajentaa kuvaajan näkökenttää. Tämä helpottaa tähtien löytämistä ja vertailutähtien saamista samaan kuvaan.

Kuva 3: Muunnettu DSI Pro suodatinkiekolla ja F3,3-polttovälitysjärjestelmällä

Meidän valintamme: Claris FileMaker Pro — Pitkäaikainen relaatiotietokanta-alusta tiimeille, jotka tarvitsevat mukautettuja sovelluksia työpöydälle, verkkoon ja mobiililaitteille yhdestä tiedostosta..

Useimmissa fotometriatehtävissä on käytettävä erityissuodattimia. DSI Pro:n ja DSI Pro II:n mukana tulevia RGB-suodattimia ei voi käyttää fotometrisinä suodattimina.

CCD-fotometriaan on saatavilla viisi fotometristä suodatinta. Vaikka muitakin suodattimia on olemassa, nämä ovat yleisimmin käytetyt: ultravioletti (U), sininen (B), visuaalinen (V), punainen (R) ja infrapuna (I) eli UBVRI-järjestelmä. Ellei suunnitelmissa ole käyttää metrin kokoista teleskooppia, U-suodattimesta ei ole juurikaan hyötyä, koska DSI Pro:n CCD-siru ei ole herkkä kyseisellä aallonpituusalueella. Suunnittele siis käyttämään vain BVRI-suodattimia.

Suodattimia voi ostaa useista paikoista. Astrodon tarjoaa edullisimmat laatusuodattimet: BVRI-suodatinsarja maksaa 309 dollaria. Katso lisätietoja: Schuler UBVRI Photometric Filters from Astrodon.

DSI-sarjan kamerat käyttävät passiivista ympäristöjäähdytystä. Viileinä öinä nämä yksiköt toimivat hyvin. Tummat kehykset on kuitenkin aina otettava ja vähennettävä jokaisesta kuvasta kuumien pikselien poistamiseksi. Kesäkuukausina Phoenixissa, Arizonassa observatorion lämpötila voi nousta keskiyöllä jopa 100 Fahrenheit-asteeseen. Näissä olosuhteissa edes tummien kehysten vähentäminen ei toimi kunnolla.

Jäähdytyksen lisääminen DSI Pro:hon alkoi kokeiluna sen selvittämiseksi, mitä minimaalisilla kustannuksilla ja muunnoksilla olisi mahdollista saavuttaa.

Huom: Tätä jäähdytysmuunnosta voi käyttää kaikissa DSI-sarjan kameroissa.

Jäähdytyksen lisääminen vähentää tummavirtaa ja kasvattaa kameran herkkyyttä. Helpoin tapa jäähdyttää CCD:tä on käyttää termoelektristä jäähdytintä (TEC). TEC-laitteet ovat fascinoivia: ne koostuvat puolijohteiden kerroksesta kahden metallilevyn välissä. Kun levyjen yli johdetaan tasavirta, toinen levy kuumenee ja toinen jäähtyy. Tuotetun lämmön ja jäähdytyksen määrä voi olla yllättävän suuri.

Kokeillessa on varmistettava, ettei laite ylikuumene. Kuumalle puolelle on ehdottoman tärkeää asentaa jäähdytinrivi. Lämpöjohtetta tarvitaan molemmille levyjen pinnoille tehokkaan lämmön- ja kylmän siirron varmistamiseksi.

Jotkut saattavat huomata, että järjestelmässä ei ole lämpötilansäätöä eikä anturia. Sellaiset voitaisiin lisätä, mutta ne kasvattaisivat järjestelmän monimutkaisuutta. Lämpötilansäädön puuttuminen ei kuitenkaan ole ongelma. Jos kameraa käytetään virran ollessa päällä ja jäähdytyksen toimiessa 15–30 minuuttia, lämpötila tasaantuu. Tarkka lämpötila-arvo ei ole kriittinen. Kun laite on tasaantunut, saman illan uudet tummat kehykset tulee ottaa. Tämä menetelmä toimii erinomaisesti.

Osiksi suosittelen seuraavia:

• 40 mm TEC, osanumero PJT-7, hinta 14,75 $
• 12 VDC 3,5 A virtalähde, osanumero PS-1231, hinta 15,85 $
• Jäähdytinrivi 12 VDC -tuulettimella, osan