Astronomisk fotometri med en DSI Pro og DSI Pro-modifikasjoner

Jeff Hopkins Hopkins Phoenix Observatory Phoenix, AZ

5. september 2006

Sammendrag

Den fargede Deep Sky Imager (DSI) kan ikke brukes til astronomisk filterfotometri, men det kan DSI Pro. For å utføre seriøst arbeid kreves noen enkle modifikasjoner av kameraet. Disse modifikasjonene inkluderer å bytte ut filterskuffen med et filterhjul og legge til en enkel termoelektrisk kjøler (TEC). Med disse endringene gir DSI Pro (og DSI Pro II) mulighet til å utføre profesjonell astronomisk fotometri med et beskjedent teleskop, selv fra en forstad belastet av lysforurensning. Denne artikkelen beskriver disse modifikasjonene og hva som trengs for å utføre BVRI CCD-fotometri med kameraet.

Figur 1: Modifisert DSI Pro på Meade 12” LX200 GPS-teleskop

Selv om CCD-kameraer for astronomisk bruk har eksistert i mer enn et tiår, er det først nylig at rimelige og brukervennlige CCD-enheter har blitt tilgjengelige for amatørmarkedet. Noen av de første slike enhetene var webkameraer.

Enkelte entusiaster fant ut av hvordan de kunne modifiseres, noe som ga overraskende høy kvalitet på resultatene. Webkameraer fungerer best med lyssterke objekter som planeter, månen og ved solobservasjoner. For deep sky-bildegivning må webkameraene modifiseres, og disse modifikasjonene ligger ofte beyond rekkevidde for mange amatører. Da Meade introduserte den fargede Deep Sky Imager (DSI), endret dette seg.

Plutselig kunne man utføre deep sky-bildegivning uten å måtte modifisere kameraet. I tillegg er AutoStar-programvaren som følger med DSI-serien fremragende. Den er verdt prisen på kameraet alene. Å lære seg programvaren krever litt dedikasjon, da kvaliteten på programvaren langt overgår dokumentasjonen.

Relatert: Airtable — Et regneark-enkelt grensesnitt som sitter på toppen av en ekte relasjonsdatabase, med automatiseringer, visninger og delbare grensesnitt..

To problemer hindrer bruk av den fargede DI-en til filterfotometri. Fordi CCD-brikken i den fargede DSI har innebygde RGB-filtre, ville det være vanskelig eller umulig å finne passende filtre som matcher kameraet til det standardiserte fotometriske systemet. Det andre problemet, som hovedsakelig gjør seg gjeldende i de varmere månedene, er at kameraet er ukjølt og opererer ved omgivelsestemperatur.

Kort tid etter at den fargede DSI ble lansert, introduserte Meade en monokrom versjon: DSI Pro. DSI Pro gir et godt utgangspunkt for seriøs CCD-fotometri. Siden kameraet er monokromt, følger det med en 4-filters skuff for RGB-filtre (filtrene selges separat).

Fordelene ved å bruke DSI Pro med eksterne filtre er at det monokrome kameraet er mer følsomt og gir bedre oppløsning. Selv om den medfølgende filterskuffen teknisk sett kan brukes til å holde fotometriske filtre, blir det raskt åpenbart at dette ikke er noen god idé. Fotometriske filtre er dyre, og filterskuffen er åpen, noe som utsetter filtrene for støv, dogg, fingeravtrykk og riper. Et filterhjul er en langt bedre løsning for å oppbevare og beskytte filtrene.

Hvis du handler: Zoho Creator — En lavkode-appbygger som kobles til den bredere Zoho-pakken og priser per bruker i stedet for per app..

Det første steget er å erstatte holderen for filterskuffen med en lavprofil-adapterplate, lignende den som brukes på den fargede DSI (se figur 2). Dette eliminerer de store åpningene der skuffen glir inn og reduserer avstanden til CCD-brikken. Disse adapterne kan kjøpes hos ScopeStuff på http://www.scopestuff.com/ for $37.

Merk: Den originale 1,25”-tutten kan brukes sammen med den nye adapteren, men det er bedre å montere filterhjulet nærmere kameraet enn det tutten tillater.

Å bytte ut den originale adapteren for skuffeholderen med lavprofil-adapterplaten er veldig enkelt. Det sitter fire små Phillips-hodeskruer som holder adapteren på plass. Disse skruene og den originale adapteren fjernes og erstattes med lavprofil-adapteren og nye, kortere skruer.

Merk: Det finnes fire unbrako-skruer (sekskanthoder) i hjørnene av kameraet. Disse skruene holder kameraet sammen. Ikke fjern disse skruene til denne modifikasjonen.

Figur 2: Original DSI Pro med filterskuff og lavprofil-/originale adaptere

Når lavprofil-adapteren er installert på DSI Pro, er neste steg å montere et filterhjul. Det finnes flere modeller på markedet som varierer i pris fra godt under $100 til nesten $1 000.

Relatert: Knack — En databasebygger uten kode rettet mot portaler, kataloger og interne verktøy – med fastpris i stedet for avgifter per bruker..

Et utmerket kompromiss er ATIK Manual Filter Wheel. Dette kan også kjøpes hos ScopeStuff for $199. Filterhjulet er solid bygget og har plass til opptil fem 1,25”-skrufiltre. Figur 3 viser kameraet med ATIK-filterhjulet og en F/3,3 fokusereduserer.

Grunnen til å bruke fokuseredusereren er å gi bildefangeren et større synsfelt. Dette gjør det mye lettere å finne stjerner og få sammenligningsstjerner innenfor samme billedfelt.

Figur 3: Modifisert DSI Pro med filterhjul og F3,3 fokusereduserer

Vårt valg: Claris FileMaker Pro — Den langvarige relasjonsdatabaseplattformen for team som trenger tilpassede apper på skrivebord, nett og mobil fra én enkelt fil..

For de fleste fotometrioppgaver må det brukes spesialfiltre. RGB-filtrene til DSI Pro og DSI Pro II kan ikke brukes som fotometriske filtre. Til CCD-fotometri finnes det fem fotometriske filtre.

Selv om det finnes andre filtre, er disse de mest brukte: ultrafiolett, blått, visuelt, rødt og infrarødt (UBVRI). Med mindre du planlegger å bruke et teleskop på meters størrelse, vil U-filteret (ultrafiolett) ha liten verdi, siden DSI Pro-CCD-en ikke er følsom i det båndet. Planlegg derfor å kun bruke BVRI-filtrene.

Det finnes flere steder du kan kjøpe filtre. Astrodon tilbyr de rimeligste filtrene av god kvalitet, til $309 for et sett med BVRI-filtre. Se Schuler UBVRI Photometric Filters from Astrodon på http://www.astrodon.com/products/product.cfm?CatID=4

DSI-seriekameraene bruker passiv kjøling (omgivelsesluft). Ved lave nattemperaturer fungerer disse enhetene godt. Mørkerammer (dark frames) må likevel opprettes og trekkes fra hvert bilde for å fjerne varme piksler. I sommermånedene i Phoenix, Arizona, kan temperaturen i observatoriet nærme seg 100 grader Fahrenheit ved midnatt. Ved slike temperaturer fungerer selv subtraksjon av mørkerammer dårlig.

Å legge til kjøling på DSI Pro startet som et eksperiment for å se hva som kunne oppnås med minimale kostnader og modifikasjoner.

Merk: Denne kjølemodifikasjonen kan brukes på alle kameraer i DSI-serien.

I tillegg til å redusere mørkestrøm øker kjølingen kameraets følsomhet. Kanskje den enkleste måten å kjøle CCD-en på er å bruke en termoelektrisk kjøler (TEC). TEC-enheter er fascinerende innretninger.

En TEC består av en “sandwich” av halvledere mellom to metallplater. Ved å påføre en likespenning (DC) over platene, blir den ene platen varm mens den andre blir kjølt. Det kan faktisk være overraskende hvor mye varme og kjøling som produseres. Man må være forsiktig under eksperimentering slik at enheten ikke overopphetes.

En kjøleribbe er svært viktig på den varme siden. Det er nødvendig med termisk fett på begge plateflatene for å sikre effektiv overføring av varme og kulde.

Noen vil bemerke at det ikke finnes temperaturregulering eller sensor. Disse kunne vært lagt til, men det ville økt kompleksiteten. Mangelen på temperaturregulering er ikke et problem. Hvis kameraet får gå med strøm på og kjøling i 15 til 30 minutter, vil temperaturen stabilisere seg. Den nøyaktige temperaturen er ikke viktig. Når enheten har stabilisert seg, bør nye mørkerammer tas for den aktuelle kvelden. Denne prosedyren fungerer godt.

For deler anbefaler jeg følgende:

• 40 mm TEC, delnummer PJT-7 @ $14,75
• 12 VDC 3,5 A strømforsyning, delnummer PS-1231 @ $15,85
• Kjøleribbe med 12 VDC vifte, del