Private Observatory Ploesen

MIFUS


Mini-Integral-Field-Unit-Spectrograph


 
Dieses Projekt befindet sich in Phase B.

Kurzbeschreibung:

Eine IFU (Integral Field Unit) ist eine im Teleskopfokus angebrachte Einheit, welche 2D aufgelöste Spektroskopie erlaubt. Man spricht auch von 3D-Spektroskopie, wenn man die Wellenlängenachse als weitere Dimension betrachtet. Es kann sich hierbei um ein Lichtwellenleiterbündel im Teleskopfokus handeln. Jede Faser repräsentiert einen Bildbereich im Teleskopfokus und damit einen Himmelsausschnitt. In Anbindung an die Bildpunkte (Pixel) eines Kamerachips, werden diese räumlichen Punkte als "Spaxels" bezeichnet.
Das Faserbündel besteht aus einer Vielzahl von Einzelfasern, welche in einen Spektrographen gekoppelt werden und dort auf dem Detektor das Spektrum jeder Faser bei geringer bis mittlerer Auflösung abzubilden. Dies stellt an die kollimierende und abbildende Optik hohe Anforderungen, da ein großes Feld "bedient" werden muss.
Als ein professionelles Projekt sei auf PMAS verwiesen.

Für MIFUS wird ein Bündel mit zunächst 25 Fasern mit 105 Mikrometer Kerndurchmesser und 125 Mikrometer Manteldurchmesser hergestellt. Das 2D-Array im Teleskopfokus hat damit eine Kantenlänge von 5 * 125 μm = 0,625 mm. Dieses Bündel wird dann an einen niederdispersiven Gitterspektrographen angekoppelt. Die in einem linearen Array angeordneten Fasern bilden dann einen Spalt mit 25 * 125 μm = 3,125 mm Länge. Damit ist Astigmatismus einer der Hauptbildfehler, welcher korrigiert werden muss.
Später, wenn sich die Machbarkeit dieses Bündels und der Spektrometeroptik bewiesen hat, soll ein Bündel mit 50 Fasern entstehen. Die Spektren werden auf dem CCD-Chip in zwei Spalten angeordnet, sodass ein Filter für den NIR Bereich eingesetzt werden muss.
Weiterhin soll ein höherauflösendes Gitter verwendet werden. Dabei wird nicht mehr der gesamte Spektralbereich abgebildet, sondern vielmehr ein Interferenzfilter eingesetzt, welcher z.B. zur Aufnahme der H
α-Linie mit höherer Auflösung dient. Bei der Spektroskopie von Sternentstehungsgebieten können dann evtl. Stossfronten die sich durch den Dopplereffekt bemerkbar machen detektiert werden. Durch den damit stark eingeschränkten Spektralbereich ist die Verwendung hocheffizienter Volume-Phase-Holographische-Gitter (VPH-Grating) möglich. Dies wird die Gesamteffizienz des Single-Line-3D-Spectrometer-Mode sehr entgegen kommen.

Projekt-Ablaufplan

Phase A
(Start 04.02.2013)
- Festlegung der Messziele mit MIFUS
- Machbarkeitsstudie
- Optikrechnung der kollimierenden und abbildenden Optik
- Optiktestmessungen zur kollimierenden und abbildenden Optik
- Ermittlung von Lieferanten für VPH-Gratings

Phase B
(Start 25.11.2013; Ende 20.03.2014)
- Herstellung eines Faserbündels mit 38 Fasern
- Testaufbau des Spektrographen
- Testmessungen des Systems (Effizienz, Abbilungsqualität)
- Aktualisierung der Machbarkeit und Erfüllung der Messziele







Ein erstes Testspektrum von M42: Die stärkste Linie der drei hellen zur Rechten ist [OIII] 5007A, die helle zur Linken H-Alpha bei 6563A.

Phase C
(Start xx.xx.201x)
- Herstellung eines Faserbündels mit 70 Fasern
- Set Up des Spektrographen mit finalen Gitter und Mechanik
- First Light von MIFUS
- Beobachtungsprojektplanung
- Abschluss des Projekts durch Dokumentation




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