Universidad Complutense de Madrid

Espectrógrafo solar de fibras FOCUSS

Astrofísica - Universidad Complutense de Madrid
 
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Espectrógrafo estelar
 
Observatorio UCM

Docencia
J. Zamorano


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J. Zamorano

Construcción

En este apartado haremos una descripción detallada de cada una de las partes del instrumento y de cómo fueron construidas, o en su caso, de donde se obtuvieron.

Telescopios

El telescopio en el laboratorio

  Telescopio

Se trata de un refractor muy sencillo de 900mm de focal. Este refractor está montado sobre un telescopio más grande dotado de seguimiento. De esta manera se puede mantener en la fibra óptica una zona particular del disco solar y por lo tanto observar el espectro de esa parte del Sol. 

   Un sistema más barato, que no permite resolución espacial en el disco del Sol, puede ser construido sin telescopio. En este caso basta con sacar la fibra óptica por la ventana. La luminosidad es, sin embargo, mucho menor. 

Vista anterior de la pantalla   Pantalla de proyección

La pantalla está fabricada a partir de una lámina de plástico que se perforó para instalar un sistema de sujeción para la fibra. Este sistema está compuesto por dos tubos concéntricos. El tubo interior sujeta la fibra óptica a presión y está por su parte sujeto a la pantalla por medio del tubo exterior que está unido a la pantalla y que dispone de seis tornillos que son sobre los que se apoya el tubo interior. Estos tornillos sirven además para orientar la fibra y alinearla con la óptica. La pantalla esta sujeta al telescopio por medio de tres tiras de aluminio.

Vistas anterior y posterior de la pantalla

Vista posterior de la pantalla  
fibras   Fibra óptica

Inicialmente utilizamos una fibra cedida por el Departamento de óptica de la facultad que, aun siendo bastante rudimentaria, cumplía suficientemente bien su función. Actualmente tenemos una fibra de Edmunds Optics: Opt Fiber Jacket 265μm x 64 NT02-540 (especificaciones).

Rendija
con fibra   Rendija

Esta rendija ha sido recuperada de un viejo espectrógrafo que fue desmontado, por lo que llevaba tiempo sin ser utilizada. La anchura de la rendija puede ser variada con ayuda de un tornillo micrométrico. A esta rendija hemos antepuesto un sistema de sujeción para la fibra óptica similar al que tenemos en la pantalla de proyección. En este caso resulta mucho más crítico el alineado de la fibra ya que se debe introducir la luz a través de la rendija y hacia el espejo colimador.
El papel de la rendija es importante ya que la fibra que utilizamos es demasiado gruesa como para utilizarla directamente para obtener espectros, como se hace en otros diseños. Esto supone una pérdida importante de luz, aunque tratándose del Sol es un problema con el que se puede convivir.

Rendija con y sin el sistema de sujeción de la fibra óptica

Rendija sin fibra

Vista posterior del colimador  Colimador
Vista anterior del colimador
 

Como colimador utilizamos un espejo de 800mm de focal y 127mm de diámetro (f/6.3). Este espejo se encuentra sujeto a un soporte de metacrilato construido para este efecto y que permite su orientación por medio de tres tornillos regulables y uno central montado con un muelle que permite al espejo bascular en cualquier dirección.

Vistas anterior y posterior del espejo colimador y su soporte

Red de difracción
Red de difracción. Vista posterior
 Red de difracción

Se trata de una red de difracción cóncava que perteneció a un antiguo espectrógrafo del Departamento de Astrofísica. Actualmente su aluminizado se encuentra algo deteriorado, por lo que la pérdida de luz en ella es bastante apreciable. Una vez más podremos ignorar este problema por estar tratando con el Sol. La red se encuentra sujeta por un soporte que fue construido para ella en un viejo espectrógrafo solar.

Red de difracción en su sistema de giro. Se aprecia a la derecha el soporte de la rendija.

Vista
exterior  Sistema de giro de la red de difracción

El soporte de la red se encuentra sobre un disco de metal que dispone de un eje central encajado sobre un rodamiento que permite el giro horizontal de la red. En la pared lateral del disco se ha pegado una tira de material plástico en el que se ha tallado un canal. En este canal va introducido un hilo que tras pasar por unas poleas llega a un mando que se encuentra próximo al portaoculares, y que permite girar la red  mientras miramos a través del ocular. De esta forma se selecciona la zona del espectro que se observa a través del ocular.

Vista exterior del espectrógrafo. Se observa el mando de giro de la red de difracción

 

Portaoculares  Portaoculares

Para el espectrógrafo hemos utilizado el portaoculares estándar de 1.25 pulgadas de un telescopio que se encuentra actualmente desmontado.

Portaoculares

Espejo
del video  Espejo del sistema de video

Este espejo plano se utiliza para enviar la luz de una zona del espectro hasta la cámara de vídeo. El espejo dispone de un sistema de giro que permite orientar manualmente el espejo.

Espejo del sistema de vídeo y la parte interna del mando de giro de la red

camara de vídeo    Cámara de video

En principio utilizamos una cámara de circuito cerrado de TV originalmente diseñada para vigilancia. Está sujeta sobre unos raíles que sirven para desplazarla en el eje óptico y enfocarla. Utilizamos esta cámara para visualizar las imágenes en un monitor y posteriormente trasladarlas a un ordenador donde son digitalizadas y posteriormente procesadas.
Actualmente empleamos una cámara digital en el portaocular.

Cámara de vídeo sobre los raíles



Last update: september 2003