logoBerechnung, Konstruktion und Selbstbau von Spektrographen


Vor der Konstruktion ist die Messaufgabe des Spektrographen zu definieren. Es müssen bedacht werden

simspec

Zum Glück hat der französische Amateurastronom Christian Buil ein Excel-Tabellenkalkulationsblatt entwickelt, das die komplexen Berechnungen von Spektrographen für uns durchführt: SimSpec. Eine etwas abgewandelte deutsche Version wird von Klaus Vollmann und Thomas Eversberg zur Verfügung gestellt.

Im oben abgebildeten screenshot sieht man die erforderlichen Angaben: Parameter für das Teleskop, die CCD-Kamera und natürlich den Spektrographen. Man kann mit diesen Festlegungen dann das berechnete Ergebnis für unterschiedliche Beobachtungsbedingungen (seeing) und Objekte studieren und testen, ob sie den eigenen Vorstellungen entsprechen. Das Drehen an einer Stellschraube zeigt sofort den zu erwartenden Effekt.

Wirklich wichtige Konstruktionsparameter des Spektrographen sind:

  • Die Brennweiten der Optik (Kollimator und Kamera, im Falle eines Littrow-Spektrographen sind beide identisch).
  • Die Gitterkonstante (Linien/mm)
  • Die verwendete Beugungsordnung (normalerweise 1)
  • Der Gesamtbeugungswinkel (totaler Winkel)
  • Die Spaltweite
Die Berechnungsergebnisse sind im unteren Teil des sheets aufgeführt. Es werden die Minimalanforderungen an die Optik aufgeführt (Mindestdurchmesser der optischen Elemente) sowie die Dispersion (Angström/Pixel) und Auflösung R der Anordnung sowie den abgebildeten Wellenlängenbereich angegeben. Diese Ergebnisse stimmen nach meiner Erfahrung recht genau mit der meßbaren Realität überein.

Ich kann jedem angehenden Spektrographenkonstrukteur nur empfehlen, solche Berechnungen immer wieder zur Übung anzustellen und die Parameter und die daraus resultierenden Eigenschaften des virtuellen Spektrographen zu studieren. Dabei ergibt sich mit der Zeit ein Gefühl für das Wichtige und Machbare.

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