Комплекс астрономических обсерваторий ГАИШ МГУ

Двухлучевой транзиент-спектрограф TDS

Спектрограф (чёрный корпус слева) на подвесе фокуса Кассегрена 2.5-м телескопа. Подвес пристыкован к Блоку фильтров и затвора (ФСУ, NBI), к которому также закреплён блок управления TDS.

Оптический двухлучевой спектрограф низкого и среднего разрешения TDS – это штатный прибор 2.5-м телескопа, предназначенный для классификации и спектрального мониторинга сверхновых звёзд и других транзиентов, нестационарных объектов и галактик в оптическом диапазоне от 0.36 до 0.72мкм со спектральной разрешающей силой R до 3000.

Спектрограф представляет собой линзовый классический щелевой инструмент «гнутой» конструкции с дисперсорами – голографическими решётками с объёмной фазовой решёткой (Volume-phase holographic grating) фирмы Wasatch Photonics. Повышение эффективности достигается разделением света на синий и красный каналы при помощи дихроичного делителя, в которых используются оптимизированные под рабочие диапазоны дисперсоры, камерные объективы и ПЗС-камеры формата 512х2048 пикселей. В качестве приёмников выбраны камеры Andor Newton 940P с ПЗС E2V CCD42-10 версий BU и BV, определяющих оптимизацию противоотражающего покрытия приёмника.

Спектрограф имеет дистанционно устанавливаемые (сменные) щели для оптимизации соотношения пропускание/разрешение в зависимости от задачи и текущего качества изображения, а также возможность быстрого выбора дисперсии в синем канале, позволяющего получать полное покрытие синей части (0.35–0.56мкм, режим «B») или повышенную дисперсию в зелёной части спектра (0.46–0.55мкм, режим «G»). Дисперсор красного канала (0.56–0.74мкм, канал «R») несменный, установлен на поворотном столике для ручной регулировки угла. Равные углы отклонения для дисперсоров (решёток) с разной частотой штрихов в одном канале B достигаются компенсирующими призмами (типа «гризмы»), наклеенными на решётку повышенной дисперсии (в синем канале – режим «G»).

Оптическая схема спектрографа ТДС. 1 — щель в фокальной плоскости телескопа, 2 — общий коллиматор, 3 — плоское дихроичное зеркало, 4 — сменный дисперсор синего канала (показана гризма $G$ и дополнительный клин), 5,7 — камеры синего и красного канала, 6 — дисперсор красного канала.

Обе ПЗС-камеры имеют воздушное охлаждение Пельтье до -70o (круглогодично). Управление прибором и камерами идёт из ПО под ОС Linux, с использованием SDK производителя и оптоволоконного USB-удлинителя. Управляющий компьютер расположен в стойке в серверной комнате башни.

Спектрограф разработан как штатный прибор, оптимизированный для максимальной эффективности и дежурного режима работы на телескопе. Устанавливается в фокусе Кассегрена в боковом окне блока фильтров и затвора (FSU) широкоформатной штатной ПЗС-камеры; свет на щель перебрасывается вводимым внутри FSU зеркалом. В FSU предусмотрен отдельный, встроенный в этот узел калибровочный блок на основе интегрирующей сферы и плоского зеркала для переброса света от источников непрерывного и линейчатого спектра на щель, а также возможность щелевого ПЗС-подсмотра. Рабочее и калибровочное зеркала вводятся управляемой подвижной кареткой, которая также имеет позиции третьего зеркала для отвода света в приёмный узел спектрографа высокого разрешения и, свободная, для пропуска света в ПЗС-камеру широкого поля.

Основные параметры спектрографа

Фокусное расстояние коллиматора, ммFcol304
Фокусное расстояние «синей» (B,G) камерыFrcam115 мм
Фокусное расстояние «красной» (R) камерыFbcam117 мм
Линейная (угловая) ширина щели, мкм (arcsec)s100(1.0); 150(1.5); 1000(10)
Линейная (угловая) высота щели, мм (arcsec)S18(186)
Диапазон длин волн, мкмRange0.36 — 0.58(B); 0.46 — 0.55(G); 0.56 — 0.74(R)
Длина волны разделения каналов (дихроика), мкмLam_Split0.576
Разрешающая способностьR1300(B); 3000(G); 2500(R)

Работы по изготовлению спекрографа TDS поддержаны грантами РНФ 16-12-10519 (изготовление и тестирование оптики «красного» канала и основного конструктива аппарата), РНФ 17-12-01241 (изготовление и тестирование «синего» канала) и Программой развития МГУ.

Ссылка на основную статью по прибору: 2020AstL…46..836P Transient Double-Beam Spectrograph for the 2.5-m Telescope of the Caucasus Mountain Observatory of SAI MSU. Potanin S. A., Belinski A. A., Dodin A. V., Zheltoukhov S. G., Lander V. Yu., Postnov K. A., Savvin A. D., Tatarnikov A. M., Cherepashchuk A. M., Cheryasov D. V., Chilingarian I. V., Shatsky, N. I.

Статья по ТДС на русском языке: https://istina.msu.ru/download/365857073/1naUrV:uDJwlYcKifBcVjGAKlIsBRhUlFQ/

По всем вопросам, связанным со спектрографом TDS, следует обращаться к н.с. Лаборатории Новых Фотометрических Методов ГАИШ Потанину С.А. sr.potanin@gmail.com.

НОВОСТИ

01.10.2022 Произведена модернизация зеркала подсмотра. Полностью изменен привод с сервомашинки на линейный транслятор.

24.03.2022 Отождествлены линии новой калибровочной лампы ТДС

Отождествленные линии калибровочной лампы (ARC). А.В. Додин

20.03.2022

Произведено первичное отождествление линий калибровочной лампы (Александр Додин).

18.03.2022

Произведена замена управляющего блока калибровочной лампы и самой лампы с полым катодом. Установленная лампа имеет в своем спектре линии Кадмия, Свинца и Неона. Сайт производителя лампы: https://spectrolamps.com.au/hollow-cathode-lamp-uncoded/
Блок управления лампой изготовлен ООО "ОПТОТЕХНИКА" г. Санкт-Петербург https://optotekhnika.ru/
С новым блоком существенно скоращено время калибровки спектрографа (с 15 до 5 минут).

Лампа с новым блоком, до установки в блок калибровки.

11.12.2021 Установлена копия дифракционной решётки синего канала (Wasatch Photonics, 900lpmm 450nm), взамен старой, у которой была обнаружена местная неравномерность VPH-структуры с понижением эффективности дифракции в рабочий 1-й порядок. 17.12 измерено относительное увеличение спектрального пропускания синего канала в 5%.

Относительное спектральное пропускание каналов TDS (нормированное на измерение с щелью 1″ по звезде-стандарту)
Спктрограф ТДС в выдвинутом состоянии во время профилактических работ с блоком щелей.

18.05.2021

Установлен новый дихроичный делитель каналов фирмы Asahi Spectra и щель 1.5″ в барабан щелей. Контраст полос от дихроика (особеннов синей части каналов) уменьшился в несколько раз.

Измеренные кривые пропускания (сверху) и отражения (снизу) дихроичного делителя каналов фирмы Asahi Spectra (AOI=35o)

Вход