View this page in English

Основной звездный спектрограф БТА

2. Технические характеристики спектрографа

Спектрограф установлен в фокусе Нэсмита телескопа БТА, эквивалентное фокусное расстояние 186 м (F/31). Предщелевая часть спектрографа размещена на 4-м этаже стойки телескопа и является общей для других приборов фокуса Н2. На рис. 2 представлена оптическая конфигурация ОЗСП. Общий предщелевой блок устройств отмечен цифрой 3. Здесь на подвижной платформе установлены два анализатора круговой (Найденов, Чунтонов 1976) и линейной поляризации (Найденов и др. 2007), поворотная фазовая пластинка, йодная ячейка.

Оптическая конфигурация ОЗСПОптическая конфигурация ОЗСП
Рис. 2. Оптическая конфигурация ОЗСП. Цифрами отмечены: 1 — локальный корректор фокуса Н2, 2 — блок калибровочных устройств, 2.1 — галогеновая лампа плоского поля, 2.2 — Th-Ar лампа спектра сравнения, 2.3 — блок сменных диафрагм, 3 — блок предшелевых устройств фокуса Н2, 3.1 — анализатор круговой поляризации (Найденов, Чунтонов 1976), 3.2 — поворотная фазовая пластинка анализатора поляризации новой конструкции (Chountonov 2004), 3.3 — блок фазовых пластинок анализатора поляризации для НЭС (Найденов и др. 2007), 3.4 — йодная ячейка, 4 — щелевой блок ОЗСП, 4.1 — отклоняющее зеркало на оси Z, 4.2 — сменный порядкоразделительный фильтр, 4.3 — щель спектрографа, 5 — блок устройств подсмотра щели.

Рис. 2. Оптическая конфигурация ОЗСП. Цифрами отмечены: 1 — локальный корректор фокуса Н2, 2 — блок калибровочных устройств, 2.1 — галогеновая лампа плоского поля, 2.2 — Th-Ar лампа спектра сравнения, 2.3 — блок сменных диафрагм, 3 — блок предшелевых устройств фокуса Н2, 3.1 — анализатор круговой поляризации (Найденов, Чунтонов 1976), 3.2 — поворотная фазовая пластинка анализатора поляризации новой конструкции (Chountonov 2004), 3.3 — блок фазовых пластинок анализатора поляризации для НЭС (Найденов и др. 2007), 3.4 — йодная ячейка, 4 — щелевой блок ОЗСП, 4.1 — отклоняющее зеркало на оси Z, 4.2 — сменный порядкоразделительный фильтр, 4.3 — щель спектрографа, 5 — блок устройств подсмотра щели.

Кривые пропускания фильтров СЗС-21 и ЖС-18Кривые пропускания фильтров СЗС-21 и ЖС-18
Рис. 3. График пропускания порядкоразделительных фильтров на основе СЗС-21 и ЖС-18.

Рис. 3. График пропускания порядкоразделительных фильтров на основе СЗС-21 и ЖС-18.

Щелевой блок спектрографа состоит из зеркала, отклоняющего свет звезды или калибровочных источников под углом 65° к оси фокуса телескопа на щель, порядкоразделительного фильтра, узла щели и затвора (Поз. 4 на рис. 2). Вспомогательное зеркало установлено в оправе в подвижной каретке, имеет алюминиевое напыление с защитным слоем MgF2. В качестве порядкоразделительного фильтра используется цветное стекло ФС-6 (для области короче 4000 Å), СЗС-21 (для синей области) или ЖС-18 (для красной). Кривые пропускания стекол СЗС-21 и ЖС-18 представлены на рис. 3.

Внешний вид и схема стандартной щели ОЗСПВнешний вид и схема стандартной щели ОЗСП
Рис. 4. Внешний вид и схема стандартной щели ОЗСП.

Рис. 4. Внешний вид и схема стандартной щели ОЗСП.

Сменный узел щели позволяет вести работу со стандартной щелью, производства ЛОМО (Рис. 4) или с новой щелью, спроектированной Чунтоновым Г.А. (Chountonov 2004, Рис. 5). В первом случае высота щели составляет 50 мм, ширина может быть переменной. Во втором случае щель имеет фиксированную ширину (0.5″ в проекции на небесную сферу) и конструктивно совмещена с синтетическим двулучепреломляющим кристаллом и резателем изображения, что ограничивает ее применение только задачами спектрополяриметрии. Диафрагма диаметром 5 уг. секунд (в проекции на небо) определяет высоту щели.

Внешний вид и схема щели ОЗСП с резателем изображенияВнешний вид и схема щели ОЗСП с резателем изображения
Рис. 5. Внешний вид и схема щели ОЗСП с резателем изображения.

Рис. 5. Внешний вид и схема щели ОЗСП с резателем изображения.

Зеркальный коллиматор спектрографа имеет световой диаметр 310 мм (диаметр коллимированного пучка — 258 мм), фокусное расстояние — 7928 мм. Другие параметры спектрографа приведены в табл. 1.

Табл. 1. Основные параметры оптической схемы ОЗСП.

Угол излома пучка к оси Z65°
Коллиматор
Фокусное расстояние7928.7 мм
Световой диаметр310 мм
Угол наклона оси
Угол между осями коллиматора и камеры45°
Камера №2
Фокус604 мм
Диаметр зеркала700 мм
Диаметр корректора405 мм
Диаметр плоского зеркала120 мм

В качестве диспергирующего элемента может быть использована одна из трех дифракционных решеток, параметры которых приведены в табл. 2 (Панчук 2001).

Табл. 2. Параметрых дифракционных решеток ОЗСП.

Угол блеска8.0°15.5°24.7°24.7°
Рабочий порядокIIIIIIII
Рекомендуемый диапазон, Å4300-65003100-56005600-90004000-4900
Средняя обратная дисперсия (Å/мм)26.113.213.28.8

Камера спектрографа имеет оптическую схему Шмидта с кварцевой коррекционной пластиной. Изначально спектрограф был укомплектован тремя камерами. Длиннофокусная камера №1 из-за ее низкой эффективности и неприспособленности для работы с современными светоприемниками в наблюдениях не используется. Светосильная камера Шмидта (F/1.16) длительное время находится в стадии модернизации и также не используется в наблюдениях. Камера №2 (F/2.3) имеет оптическую схему Шмидта с коррекционной пластиной диаметром 405 мм и световым диаметром 700 мм. С помощью плоского зеркала пучок света выводится из камеры по углом 90° к ее оси и регистрируется на ПЗС-приемнике.

Квантовая эффективность ПЗС-матрицы E2V CCD 42-90, используемой на ОЗСПКвантовая эффективность ПЗС-матрицы E2V CCD 42-90, используемой на ОЗСП
Рис. 6. Квантовая эффективность ПЗС-матрицы E2V CCD 42-90, используемой на ОЗСП.

Рис. 6. Квантовая эффективность ПЗС-матрицы E2V CCD 42-90, используемой на ОЗСП.

С 2010 г. для регистрации спектров используется ПЗС-система на основе чипа E2V CCD42-90 размером 2048×4600 элементов. Один элемент имеет размер 13.5 микрон. ПЗС-система изготовлена в Лаборатории перспективных разработок САО, фотоэлектрические параметры системы приведены в табл. 3, кривая ее чувствительности — на рис. 6.

Табл. 3. Фотоэлектрические характеристики ПЗС-системы на базе чипа E2V CCD 42-90.

Коэффициент преобразования, e-/ADUВыход Aусиление = 11.92
усиление = 40.462
Выход Bусиление = 11.90
усиление = 40.462
Шум считывания, e-Скорость считывания 100 кпикс/с
Выход Aусиление = 15.4
усиление = 43.46
Выход Bусиление = 13.70
усиление = 43.0
Скорость считывания 400 кпикс/с
Выход Aусиление = 16.75
усиление = 44.86
Выход Bусиление = 16.45
усиление = 44.82
Глубина потенциальной ямы, e-118 000
Динамический диапазонусиление = 132 000
усиление = 420 000

Литература

  • Найдёнов И.Д., Чунтонов Г.А. Сообщения САО, 16, 63 (1975)
  • Найдёнов И.Д., Панчук В.Е., Юшкин М.В. Астрофиз. бюллетень, 62, 313 (2007)
  • Панчук В.Е. Препринт САО №154 (2001)
  • Телескоп БТА. Техническое описание. Книга 4. Основной звездный спектрограф, Ленинград: ЛОМО (1974)
  • Chountonov G.A. in: "Magnetic Stars", Proceed. of Intern. Conf. (Eds.: Yu. Glagolevskij, D. Kudryavtsev, I. Romanyuk), Nizhny Arkhyz, 286 (2004)
Перейти наверх