Mod Pro DSI
Fotometria astronomica con una DSI Pro modificata
Jeff Hopkins
Osservatorio Hopkins Phoenix
Phoenix, AZ
5 settembre 2006
Sommario
La Deep Sky Imager (DSI) a colori non può essere utilizzata per la fotometria astronomica con filtri; la DSI Pro sì. Per svolgere un lavoro serio sono necessarie alcune semplici modifiche alla fotocamera. Queste modifiche includono la sostituzione del carrello portafiltri con una ruota portafiltri e l’aggiunta di un semplice raffreddatore termoelettrico (TEC). Con queste modifiche, la DSI Pro (e la DSI Pro II) offrono la possibilità di eseguire fotometria astronomica professionale anche con un telescopio modesto, persino in una località suburbana affetta da inquinamento luminoso. Questo documento descrive tali modifiche e ciò che è necessario per eseguire la fotometria CCD nelle bande BVRI con questa fotocamera.
Figura 1: DSI Pro modificata montata su un telescopio Meade 12” LX200 GPS
Sebbene le fotocamere CCD per uso astronomico esistano da oltre un decennio, solo recentemente dispositivi CCD economici e facili da usare sono stati resi disponibili sul mercato amatoriale. Alcuni dei primi furono le webcam.
Alcuni appassionati le hanno studiate e apportato modifiche che hanno prodotto risultati sorprendentemente di alta qualità. Le webcam funzionano meglio con oggetti luminosi come i pianeti, la Luna e per l’imaging solare. Per l’imaging del profondo cielo, le webcam devono essere modificate. Queste modifiche sono al di là delle possibilità di molti amatori.
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Quando Meade ha introdotto la Deep Sky Imager (DSI) a colori, la situazione è cambiata. Ora era possibile fare imaging del profondo cielo senza bisogno di modificare la fotocamera. Inoltre, il software AutoStar fornito con la serie DSI è eccellente.
Vale da solo il prezzo della fotocamera. L’apprendimento del software richiede un certo impegno, poiché la qualità del software supera di gran lunga quella della documentazione.
Due problemi impediscono l’uso della DSI a colori per la fotometria con filtri. Poiché il sensore CCD della DSI a colori ha filtri RGB integrati, sarebbe difficile o impossibile trovare filtri adeguati per abbinare la fotocamera al sistema fotometrico standard. L’altro problema, sebbene si manifesti principalmente durante i mesi più caldi, è che la fotocamera non è raffreddata e opera a temperatura ambiente.
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Poco dopo il lancio della DSI a colori, Meade ha rilasciato una versione monocromatica, la DSI Pro. La DSI Pro costituisce un buon punto di partenza per una seria fotometria CCD.
Essendo la fotocamera monocromatica, è incluso un carrello portafiltri a 4 posizioni per filtri RGB. I filtri sono opzionali. I vantaggi dell’utilizzo della DSI Pro con filtri esterni sono che la fotocamera monocromatica è più sensibile e offre una risoluzione migliore. Sebbene il carrello portafiltri incluso possa essere utilizzato per ospitare filtri fotometrici, diventa rapidamente evidente che non è una buona idea.
I filtri fotometrici sono costosi e il carrello portafiltri è aperto, esponendo i filtri a polvere, rugiada, impronte digitali e graffi. Una ruota portafiltri è un modo molto migliore per contenere e proteggere i filtri.
Il primo passo consiste nel sostituire il supporto del carrello portafiltri con una piastra adattatrice a basso profilo, simile a quella utilizzata sulla DSI a colori, vedi Figura 2. Questo elimina le grandi aperture dove scorre il carrello e riduce la distanza fino al chip CCD.
Questi adattatori possono essere acquistati da ScopeStuff all’indirizzo http://www.scopestuff.com/ per 37 $. Nota: Il raccordo originale da 1,25” può essere utilizzato con il nuovo adattatore, ma è meglio montare la ruota portafiltri più vicino alla fotocamera rispetto a quanto consentito dal raccordo.
La sostituzione dell’adattatore originale del carrello portafiltri con la piastra adattatrice a basso profilo è molto semplice. Ci sono 4 piccole viti a croce che tengono in posizione l’adattatore. Queste viti e l’adattatore originale vengono rimossi e sostituiti con l’adattatore a basso profilo e nuove viti più corte. Nota: Ci sono 4 viti esagonali agli angoli della fotocamera. Le viti esagonali tengono insieme la fotocamera. Non rimuovere queste viti per questa modifica.
Figura 2: DSI Pro originale con carrello portafiltri e adattatori a basso profilo/originali
Una volta installato l’adattatore a basso profilo sulla DSI Pro, il passo successivo è aggiungere una ruota portafiltri. Ce ne sono diverse sul mercato che vanno da poco meno di 100 $ a quasi 1.000 $.
Un ottimo compromesso è la Ruota Portafiltri Manuale ATIK. Anche questa può essere acquistata da ScopeStuff per 199 $. La ruota portafiltri è ben costruita e può contenere fino a 5 filtri a vite da 1,25”. La Figura 3 mostra la fotocamera con la ruota portafiltri ATIK e il riduttore di focale F/3,3.
La ragione per l’uso del riduttore di focale è fornire un campo visivo più ampio per l’imager. Questo rende molto più facile individuare le stelle e ottenere stelle di confronto nello stesso campo.
Figura 3: DSI Pro modificata con ruota portafiltri e riduttore di focale F3,3
Per la maggior parte delle applicazioni fotometriche è necessario utilizzare filtri speciali. I filtri RGB per la DSI Pro e la DSI Pro II non possono essere utilizzati come filtri fotometrici.
Per la fotometria CCD sono disponibili 5 filtri fotometrici. Sebbene esistano altri filtri, questi sono i più comunemente usati. Si tratta degli ultravioletti, blu, visuali, rossi e infrarossi (UBVRI). A meno che non si preveda di utilizzare un telescopio di dimensioni metriche, il filtro U non sarà di grande utilità, poiché il CCD della DSI Pro non è sensibile in quella banda. Programmate di utilizzare solo i filtri BVRI.
Ci sono diversi luoghi dove acquistare filtri. Astrodon offre i filtri meno costosi ma di buona qualità a 309 $ per un set di filtri BVRI. Vedi Filtri Fotometrici Schuler UBVRI di Astrodon su http://www.astrodon.com/products/product.cfm?CatID=4
Le fotocamere della serie DSI utilizzano un raffreddamento ambientale. Con le temperature notturne fresche, queste unità funzionano bene. Tuttavia, è comunque necessario creare e sottrarre i dark frame da ogni immagine per eliminare i pixel caldi. Durante i mesi estivi nell’osservatorio di Phoenix, in Arizona, le temperature possono avvicinarsi ai 100 gradi Fahrenheit a mezzanotte. Con queste temperature, anche la sottrazione dei dark frame non funziona bene.
L’aggiunta del raffreddamento alla DSI Pro è iniziata come un esperimento per vedere cosa si potesse fare con un costo e una quantità di modifiche minimi. Nota: Questa modifica di raffreddamento può essere utilizzata su tutte le fotocamere della serie DSI. Oltre a ridurre la corrente oscura, il raffreddamento aumenta la sensibilità della fotocamera.
Forse il modo più semplice per raffreddare il CCD è utilizzare un Raffreddatore Termoelettrico (TEC). I TEC sono dispositivi affascinanti. I TEC consistono in un sandwich di semiconduttori tra due piastre metalliche.
Applicando una tensione DC attraverso le piastre, una piastra si riscalda mentre l’altra si raffredda. Può essere sorprendente la quantità di calore e raffreddamento prodotta. Bisogna prestare attenzione durante la sperimentazione affinché l’unità non si surriscaldi. Un dissipatore di calore è molto importante sul lato caldo. È necessaria pasta termica su entrambe le superfici delle piastre per garantire un trasferimento efficace del calore e del raffreddamento.
Alcuni noteranno che non c’è regolazione della temperatura né un sensore. Questi potrebbero essere aggiunti, ma aumenterebbero la complessità. La mancanza di regolazione della temperatura non è un problema.
Se si lascia funzionare la fotocamera con alimentazione e raffreddamento attivi per 15-30 minuti, la temperatura si stabilizzerà. La temperatura esatta non è importante. Una volta che l’unità si è stabilizzata, dovrebbero essere acquisiti nuovi dark frame per quella serata. Questa procedura funziona bene.
Per i componenti, consiglio quanto segue:
- TEC da 40 mm, numero di parte PJT-7 @ 14,75 $
- Alimentatore 12 VDC 3,5 A, numero di parte PS-1231 @ 15,85 $
- Dissipatore di calore con ventola 12 VDC, numero di parte
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