Kollimierung eines Littrow-Spektrographen

 

Hier wird beschrieben, wie man den Littrow-Spektrographen möglichst gut kollimiert. Schließlich möchte man das potentielle Auflösungsvermögen des eigenen Spektrographen auch ausnutzen, also möglichst scharfe Spektren gewinnen können.

Erster Schritt:
Damit das Reflexionsgitter das Licht dispergieren kann, muss das einfallende Licht parallel sein (Divergenz = Null). Das wird erreicht, wenn der Spalt genau im ersten Fokus des Kollimators steht.
Um diese Einstellung sicher zu stellen ist das folgende Vorgehen sinnvoll:
Man entfernt das Gitter und schaut mit einem auf unendlich eingestellten Fernrohr durch den Kollimator auf den von hinten beleuchteten Spalt. Der Spalt steht dann im Fokus, wenn er (inklusive seiner Schneiden und des im Spalt enthaltenen Staubs) scharf zu sehen ist. Ist das nicht der Fall, muss der Kollimator oder der Spalt längs der optischen Achse verschoben werden, bis er scharf zu sehen ist.
Das zum kollimieren verwendete Teleskop/Sucher/Fernglas sollte eine möglichst große Brennweite und Vergrößerung aufweisen. Je genauer ist die Kollimierung durchzuführen. Natürlich muß das Gerät zuvor auf unendlich eingestellt sein (am besten am Stern). Dabei sollte das gleiche Auge verwendet werden wie nachher am Spektrograph.

Zweiter Schritt:
Das Gitter wird wieder eingebaut. Dann wird der Spalt mit einer Neonlampe (oder einer anderen Lampe, die scharfe Spektrallinien erzeugt) beleuchtet und das entstehende Bild auf der CCD-Kamera untersucht. Ziel ist jetzt, die Kamera auf der optischen Achse in den Punkt zu verschieben, wo die Linien auf der CCD scharf werden. Allerdings gelingt das im Normalfall nur suboptimal. Da wenige hundertstel Millimeter Differenz von diesem optimalen Punkt schon eine Unschärfe erzeugen, wird man sich mit einer ungefähren Schärfe zufrieden geben müssen (die dann im dritten Schritt optimiert wird). Die Schärfe lässt sich exakt beurteilen, wenn die photographierten Spektrallinien (= Spaltabbildungen im monochromatischen Licht der Spektrallinien der Kallibrierlampe) als .fit abgespeichert und anschließend die FWHM der Linien mit VSpec berechnet werden.
Beispiel: theoretisches Auflösungsvermögen des Spektrographen 3,8 Pixel (mit SimSpec berechnet), erreichte FWHM durch Verschieben der Kamera auf der optischen Achse 5,7 Pix. Das genügt. Der Rest wird im dritten Schritt erledigt.

Dritter Schritt:
Dieser Schritt ist nur sinnvoll, wenn sich die Kollimatorlinse (wie im Lhires III) sehr feinfühlig mit einem Feingewinde auf der optischen Achse verschieben lässt. Man verschiebt die Linse durch Drehen am Fassungsgewinde um geringe Beträge (Drehwinkel am Gewinde) und beobachtet, was mit den Spektrallinien auf der CCD passiert: Werden sie schärfer oder unschärfer? Ist man nahe dem Optimum, werden die FWHM der Spaltabbildungen wieder mit VSpec vermessen. So lässt im im Allgemeinen die Schärfe der Linien optimieren, so dass > 90% des theoretischen Auflösungsvermögens erreicht werden.


Diese Arbeitsempfehlung geht davon aus, dass der Spalt fest montiert ist, der Kollimator in einer Fassung mit Gewinde durch Drehung auf der optischen Achse verschiebbar und die CCD-Kamera in ihren Adaptern längs der optischen Achse grob verschiebbar und anschließend klemmbar ist.

 

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