La centratura delle ottiche con. un collimatore ottico. Gianpaolo Pizzetti Unione Astrofili Bresciani Osservatorio Serafino Zani Lumezzane

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Giuseppa Lorenzi
7 anni fa
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1 La centratura delle ottiche con un collimatore ottico Gianpaolo Pizzetti Unione Astrofili Bresciani Osservatorio Serafino Zani Lumezzane

Premessa Il gravoso problema del corretto allineamento delle ottiche affligge in modo più o meno pesante tutti gli astrofili ed in particolar modo chi dispone di uno strumento di dimensioni

2 Premessa Il gravoso problema del corretto allineamento delle ottiche affligge in modo più o meno pesante tutti gli astrofili ed in particolar modo chi dispone di uno strumento di dimensioni considerevoli come il telescopio Ritchey Chretien da 40 cm. da noi utilizzato all Osservatorio Astronomico Serafino Zani di Lumezzane. Questa configurazione ottica è particolarmente sensibile e può riservare spiacevoli sorprese al minimo accenno di disallineamento. Con il metodo classico del controllo visuale delle razze riflesse dagli specchi, oppure della verifica della concentircità degli anelli di diffrazione di una stella fortemente sfocata si può arrivare ad ottenere una centratura accettabile per una visione diretta, ma non sufficiente per raggiungere i limiti del potere risolutore dello strumento. Principio teorico del metodo dell autocollimazione Con un ottica perfettamente collimata, potendo disporre di un piccolo strumento (cannocchialino) posto esattamente sull asse ottico e dotato di crocicchio di riferimento, potremo vedere riflesso attraverso il secondario l immagine del cannocchialino stesso esattamente centrata. Per poter eseguire una tale operazione occorrono però alcune condizioni essenziali. 1) I due specchi devono essere esattamente centrati nelle rispettive celle. In particolar modo è importante individuare il centro dello specchio principale ed assicurarsi che tutti gli accessori (oculari, CCD, cannocchialino, ecc..) siano posizionati lungo l asse ottico dello strumento esattamente al centro dello stesso specchio primario 2) Per maggior facilità nella regolazione del secondario la cella che lo accoglie è stata da noi modificata Prima della modifica dopo la modifica I disegni mostrano il sistema di regolazione del secondario come era e come è oggi. In pratica anziché utilizzare 3 viti poste a 120 gradi ora si puo agire su soli due viti (una sull asse orizzontale e una sul verticale) che lavorano sia in spinta che in trazione e che sono controbilanciate da apposite molle di controspinta. Questa modifica è molto utile ma non è indispensabile ai fini del metodo di collimazione descritto.

3) occorre individuare con precisione il centro dello specchio secondario praticando su quest ultimo una piccola incisione oppure disegnando un riferimento.

3 3) occorre individuare con precisione il centro dello specchio secondario praticando su quest ultimo una piccola incisione oppure disegnando un riferimento. La foto mostra il secondario con il riferimento centrale e la cella regolabile. Abbiamo anche praticato un piccolo foro al centro dello specchio e posto un led sul retro della cella per renderlo facilmente visibile. 4) si deve realizzare il piccolo cannocchiale disassabile da porre lungo l asse ottico al centro del foro dello specchio primario, dotato di un oculare con reticolo ed in grado di poter variare la messa fuoco da 60 cm dall infinito. Il cannocchialino deve essere dotato di un oculare con crocicchio di riferimento e di un ulteriore riferimento sull obiettivo per evidenziarne il cento. Il tutto deve essere accolto in un supporto che ne permetta l orientamento a mezzo di viti di regolazione progetto del cannocchialino orientabile

4 Particolari del cannocchialino realizzato

5 5) Si deve infine realizzare un piccolo accessorio che sarà utilizzato per il corretto posizionamento del cannocchialino. Si tratta di un semplice piccolo schermo forato con un led luminoso posto sul retro del foro. Se tale piccolo punto luminoso viene posto ad una distanza pari al raggio di curvatura dello specchio primario la luce viene riflessa e ritorna esattamente concentrata nello stesso punto di partenza. L immagine qui sotto mostra lo schermino realizzato e posto in posizione agganciato alla cupola Procedura di allineamento Dopo aver realizzato tutti gli accessori si può passare alla vera e propria centratura. 1) Individuazione dell asse ottico: Si rimuove lo specchio secondario e si colloca il cannocchialino al centro della cella che sorregge il primario. Si posiziona la sorgente luminosa ad una distanza pari al raggio di curvatura dello specchio primario e si muove il telescopio fino a quando la luce riflessa ritorna esattamente al punto di partenza, in questo modo la sorgente luminosa si troverà esattamente lungo l asse ottico.

6 2) Regolazione del cannocchialino. Una volta individuato l asse ottico dello strumento, tenendo fermo il telescopio si orienta il cannocchialino a mezzo delle viti di regolazione in modo tale che il crocicchio di riferimento visibile attraverso l oculare coincida con la sorgente luminosa, l operazione può essere fatta velocemente ed è resa molto agevole dalla possibilità di osservare lo schermo ingrandito attraverso il cannocchialino. Fatto ciò anche il cannocchialino dovrà essere allineato lungo l asse ottico e questa operazione avviene a mezzo di tre viti di regolazioni poste sulla flangia che sorregge il cannocchialino e consiste semplicemente nel far coincidere il crocicchio di riferimento visibile nell oculare con il punto centrale dello schermo prima usato per trovare l asse ottico.. 3) Regolazione del primario. Si riposiziona lo specchio secondario, si mette a fuoco il cannocchialino per una distanza pari alla distanza dei due specchi in modo da focalizzare il punto disegnato al centro del secondario. Si muove la cella dello specchio primario (e quindi anche il cannocchialino solidale ad essa) fino a quando vedremo il centro del secondario perfettamente in centro nel crocicchio.

7 4) Regolazione del secondario Ora il primario è centrato e il suo asse ottico passa per il centro del secondario. Occorrerà quindi agire solo sullo specchio secondario. Si regola la messa fuoco del cannocchialino in modo da poter osservare l immagine del cannocchialino riflessa dal secondario. Un riferimento ai bordi dell obiettivo del cannocchialino permetterà di poter apprezzare ogni piccolo spostamento dello specchio secondario. Quando attraverso il cannocchialino possiamo vedere i riferimenti posti sull obbiettivo dello stesso perfettamente centrati rispetto al crocicchio dell oculare significa che le ottiche sono quasi perfettamente allineate. In effetti lo spostamento dello specchio secondario avviene su un perno posto a 2 o 3 centimetri al di sotto dalla superficie dello specchio per cui dopo aver mosso il secondario il suo centro non sarà più esattamente sull asse ottico del primario, occorre quindi ripetere le operazioni di cui al punto 3 e 4 fino ad annullare questo piccolo residuo effetto di decentering Conclusioni Il metodo descritto permette una precisione di collimazione superiore anche di 10 volte rispetto a sistemi tradizionali. Può essere eseguita in pieno giorno Richiede minuti di tempo una volta compreso esattamente il procedimento.

CORREZIONE DELL ABERRAZINE SFERICA La particolare configurazione ottica Ritchey Chretien è esente da aberrazione sferica in condizioni ottimali, purtroppo in caso di errata distanza tra primario e

8 CORREZIONE DELL ABERRAZINE SFERICA La particolare configurazione ottica Ritchey Chretien è esente da aberrazione sferica in condizioni ottimali, purtroppo in caso di errata distanza tra primario e secondario subentra una aberrazione sferica che può essere anche molto accentuata. Per correggere tale difetto abbiamo fatto ricorso ad un metodo empirico ma efficace. Abbiamo spostato progressivamente il secondario riportando su un grafico le misure della FWHM. fino a minimizzare tale valore. FWHM (Full Width at Half Modulation ovvero ampiezza a metà modulazione) La distribuzione dell energia di una stella sul sensore CCD è esprimibile con una curva gaussiana avente l espressione

9 Tutte le FWHM delle stelle di una immagine sono uguali indipendentemente dall intensità del flusso di ciascuna stella. La FWHM dipendente infatti solo da: MESSA A FUOCO, TURBOLENZA (SEENG) e DIFETTI OTTICI Come mostrato dal grafico, due stelle aventi flusso molto diverso hanno la stessa FWHM

Per determinare le FWHM abbiamo utilizzato il programma Astrometrica Per ogni piccolo spostamento del secondario si sono eseguite le misure

10 Per determinare le FWHM abbiamo utilizzato il programma Astrometrica Per ogni piccolo spostamento del secondario si sono eseguite le misure delle FWHM di un certo numero di stelle, il valore medio così trovato è stato inserite in un grafico per meglio evidenziare il punto di minimo.

RAFFRONTO IMMAGINI RIPRESE PRIMA E DOPO L ALLINEAMENTO Immagine NGC 6946 ripresa nel 2002 con specchi fortemente disallineati Stessa immagine ripresa in gennaio 2004 dopo l ultimo allineamento

11 RAFFRONTO IMMAGINI RIPRESE PRIMA E DOPO L ALLINEAMENTO Immagine NGC 6946 ripresa nel 2002 con specchi fortemente disallineati Stessa immagine ripresa in gennaio 2004 dopo l ultimo allineamento Ringraziamenti: Si ringrazia il Dott. Giuseppe Crimi, ottico dell osservatorio di Merate, che ci ha insegnato questa tecnica e ci ha dato tutte le indicazioni pratiche e teoriche senza le quali non saremmo stati in grado di ottenere questo risultato. Un particolare ringraziamento va a Tarcisio Zani che ha realizzato tutti gli accessori meccanici

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