03 der Aufbau (SolEx)
03 der Aufbau (SolEx)
Hier die Links zum Springen zu den Themen:
- Theorie
- die optischen Bauteile
- der Aufbau (hier)
- die Kamera: https://www.teleskop-spezialisten.de/shop/Sonnenbeobachtung/Spektroheliographie/Anleitungen-fuer-den-Spektroheliographen-Solex/04-Vergleich-verschiedenerer-Kameras-fuer-das-SolEx::6019.html
- die Nutzung und Software
Die optischen Bauteile habt Ihr bereits besorgt, jetzt geht es an den Zusammenbau
Die Benennung der Bauteile
Christian hat die Bauteile auf französisch betitelt. Wir behalten diese Bezeichnung bei, um Interessenten die Orientierung auf seiner Seite und unter Github zu vereinfachen.
Die folgende Darstellung zeigt alle Bauteile des Standard-Kits:
Die Bauteile sind schon mit Gewindeeinsätzen versehen.
Benötigte Zusatzteile
Zusätzlich zu dem 3D-gedrucktenKit und den optischen Elementen wird die Verwendung von Sol'Ex erheblich erleichtert, wenn man eine präzise Fokussiervorrichtung für die Kamera in Form eines Helix-Fokussierers hinzufügt. Es gibt mehrere Möglichkeiten, aber beachten Sie, dass die Sol'Ex auf dem ZWO-Modell basiert, von dem unten ein Foto gezeigt wird.
Dieser ist hier erhältlich:
Das Fokussiersystem wird direkt an das Ende des "Objektivtubus #12" geschraubt (siehe Nomenklatur)
Ein T2-Konverterrohr (Gewinde M42 x 0,75) auf einen 31,75-mm-Außenschieberwird benötigt, um den Spektroheliographen später am Okularhalter des Teleskops zu befestigen (die meisten elektronischen Kameras für die Astronomie haben dieses Element als Zubehör).
Das Foto unten zeigt das Gesamtbild des Sol'Ex, das mit der ZWO-Schraubenfokussierung ausgestattet ist, um das Sonnenspektrum in der Ebene des Detektors einer CMOS-Kamera (z. B. einer ASI178MM oder einer entsprechenden Kamera anderer Hersteller) deutlich zu machen.
Ein weiteres wichtiges Zubehör ist die Kamera, die den Gesamtpreis von Sol'Ex erhöht. A Die Auswahl ist relativ groß, aber Sie sollten sich eher für Kameras mit kleinen Pixeln entscheiden, um eine hohe spektrale Auflösung erreichen zu können und um mehr Flexibilität bei den Konfigurationen zu haben (siehe Abschnitt "Theorie"). Es wird dringend empfohlen, eine monochrome Kamera für Aufnahme der Sonne zu verwenden (die Bayer-Matrix der Farbkameras senkt die Empfindlichkeit und die Auflösung der Abtastung der Sonnenscheibe zu sehr).
Aufgrund des Sensorformats und der kleinen Pixelgröße ist eine Kamera auf der Basis des SONY IMX178-Sensors ideal für Sol'Ex, wie z.B. die ASI178MM von ZWO oder die ToupTek G3M178M (letztere sehr praktisch wegen der geringen Größe des Gehäuses).
ToupTek G3M178M
ZWO ASI178MM
hier geht es zum Vergleich verschiedenerer Kameras für das Sol’Ex: [Link]
Anschluss an das Teleskop / Objektiv
Es sind zwei Kategorien von Beobachtungsinstrumenten möglich: zum einen ein astronomisches Teleskop, zum anderen ein fotografisches Teleobjektiv. Beide sind für die Aufnahme von Sonnenbildern mit Sol'Ex geeignet.
Es wird auf die Verwendung eines Spiegelteleskops verzichtet, da es zu groß, zu hell, zu gefährlich für die Ausrüstung ist und das nichts an Bildqualität bringt. Wir haben jedoch erfolgreich Newtons mit entspiegelten Primärspiegeln verwendet.
Um das Sol'Ex an ein Teleskop zu koppeln, ist die beste und einfachste Methode die Verwendung eines 31,75 mm (1,25“) Adapters. Dazu muss man lediglich einen T2 auf 31,75 mm Adapter im Zubehör haben, den man auf das "Teleskop-Interface #1" schraubt (siehe Nomenklatur). Eine "2-Zoll"-Schnittstelle für einen 50-mm-Schieber kann ebenfalls über das T2-Gewinde an Sol'Ex adaptiert werden und ist von Vorteil, wenn Ihr Okularhalter diesen Durchmesser wegen des Steifigkeitsgewinns zulässt.
T2-Gewinde auf 2“-Einsteckdurchmesser-Adapter
Um Sol'Ex hinter einem Teleobjektiv zu befestigen, benötigen Sie einen T2-Schnittstellenring für das Bajonettmodell (Canon, Nikon...). Die Firma GEOPTIK bietet zum Beispiel diese Art von Adapter an.
Das Foto unten zeigt diese beiden Arten von Adaptern, für ein Teleskop und für ein fotografisches Teleobjektiv, die auf das Teil "Teleskopschnittstelle #1" geschraubt werden.
Benötigtes Werkzeug:
einen Schraubenzieher,
einen Satz Inbusschlüssel,
einen 7-mm-Maulschlüssel,
Watte zum Reinigen einer verschmutzten Linsenoberfläche (Vorsicht, die Oberfläche eines Beugungsgitters lässt sich nicht reinigen, man kann sie nicht abreiben, auch nicht ganz vorsichtig),
Bei Selbstdruck der Bauteile werden noch folgende Teile benötigt:
Viele Teile in Sol'Ex benötigen M3- und M4-Gewinde. In den meisten Fällen ziehen wir es vor, Einsätze zu verwenden, die speziell für im 3D-Druck hergestellte Teile entwickelt wurden, anstatt Gewinde direkt in das Material zu schneiden, das zu zerbrechlich ist.
Für Sol'Ex benötigen Sie Einsätze für M3- und M4-Schrauben. Diese Einsätze werden heiß montiert, wie, werden Sie weiter unten sehen. Wir verwenden RUTHEX-Modelle, siehe diese Links:
- Modell RUTHEX M3
- Modell RUTHEX M4
einen M3-Gewindebohrer,
einen M4-Gewindebohrer,
zwei Bohrer mit 3 mm und 4 mm Durchmesser zum Entgraten der Löcher,
ein mittelstarkes Schmirgeltuch, das für das Entgraten von Teilen aus dem 3D-Druck unerlässlich ist,
M3- und M4-Schrauben.
und jetzt geht es los…
Der Zusammenbau von Sol’Ex
Das Drucken aller Teile, aus denen Sol'Ex besteht, dauert zwischen 1 und 2 Tagen, wenn Sie es selbst machen (denken Sie daran: Sie können den gesamten mechanischen Bausatz sehr gut bei uns bestellen). Der Zusammenbau und die Justierung dauern höchstens einen halben Tag, danach können Sie das Ganze beobachten.
Die folgenden Teile dieser Seite zeigen Schritt für Schritt, wie man Sol'Ex zusammenbaut und einstellt. Bei Fragen stehen wir sehr gerne zur Verfügung.
Hier sind einige Ansichten von Sol'Ex in der Aufbauphase, um einen ersten Überblick zu erhalten:
Einsetzen der Gewindeeinsätze (nur bei Selbstdruck, im Bausatz sind diese schon eingesetzt)
In diesem Teil wird anhand einiger Bilder gezeigt, wie man Einsätze in ein 3D-gedrucktes Teil einbaut.
Christian verwendet die Kerzentechnik, um die Einsätze zu erhitzen. Es gibt auch andere Methoden, zum Beispiel mit der heißen Spitze eines Lötkolbens. „Aber die Kerze ist so viel romantischer... (O-Ton Christian)“.
Schrauben Sie den Einsatz in das Ende einer langen Schraube, damit Sie sich nicht die Finger verbrennen. Erhitzen Sie den Einsatz in der Kerzenflamme für 8 bis 10 Sekunden. Er wird sich schwarz färben, das ist nicht schlimm. Führen Sie den brennenden Einsatz in das Loch im PETG-Stück ein. Schieben Sie ihn so weit hinein, dass er die richtige Tiefe hat und den Einsatz nicht berührt. Warten Sie einige Augenblicke, während die Schraube senkrecht steht, und schrauben Sie sie dann heraus. Der Einsatz ist nun in die PETG-Struktur eingeschweißt und ist mit ihr eins. Er kann nicht mehr entfernt werden, das ist der Zweck des Vorgangs.
Achtung, es gibt eine Einbaurichtung für die Einlage in ihrem Loch: der schmalste und glatteste Teil muss zuerst eingeführt werden.
Zusammenbau des Gehäuses
Wir fahren mit dem Zusammenbau der beiden Teile des Sol'Ex-Gehäuses fort, den Teilen "obere Abdeckung #6" und "untere Abdeckung #7" (siehe die Nomenklatur in Teil 2).
Beim Selbstdruck (im Bausatz schon geschehen):
Beginnen Sie mit dem Entgraten der Löcher mit einem M4-Bohrer und schleifen Sie die Teile, die zwischen den beiden Gehäuseteilen liegen:
Es gibt eine Reihe von M4-Einsätzen, die in die untere Abdeckung eingesetzt werden müssen. Sie müssen alle großzügig eingedrückt werden, mit Ausnahme der in der nebenstehenden Abbildung mit "*" gekennzeichneten Einsätze. Achten Sie darauf, dass diese beiden nicht über die gegenüberliegende Seite, die einen Halbzylinder bildet, hinausragen. Kalkulieren Sie Ihre Tiefe gut ein, wenn Sie diese beiden Einsätze einsetzen.
Der gesamte restliche Zusammenbau des Gehäuses sowie der Teil "Versteifung #6" wird in einem Video erklärt. Klicken Sie auf das Bild, um es zu sehen.
Zusammenbau des Gitterhalters
Nun geht es an den Zusammenbau des Gitters in seiner Halterung und in das Gehäuse. Die Empfindlichkeit des Gitters erfordert, dass vorsichtig und mit Bedacht vorgegangen wird.
Um es klar zu sagen: Ein Fingerabdruck auf der gravierten Oberfläche des Gitters bedeutet, dass es direkt in den Müll wandert. Es gibt keine Möglichkeit, dass es von einem Unfall gerettet werden kann, er ist unumkehrbar. Es gibt keine Möglichkeit, einen Fehler machen zu dürfen. Die einzige Möglichkeit, ein Gitter zu handhaben, besteht darin, es an den Seiten zu halten und es auf der der Gravur gegenüberliegenden Seite ruhen zu lassen (die gravierte Seite ist leicht zu erkennen, sie erzeugt das farbige Schillern auf der Oberfläche). Es können sehr dünne Handschuhe getragen werden, aber das Berühren der Oberfläche mit solchen Handschuhen beschädigt die Oberfläche trotzdem!
Einbaurichtung des Beugungsgitters.
Montage des Gitterhalters.
Zusammenbau des Kollimatorwürfels, des Kollimatorrohrs und des Spalts
In diesem Teil wird gezeigt, wie das Element "Kollimatorblock Nr. 3" ausdrucken, wie Sie die Einsätze befestigen, wie Sie die Kollimatorlinse (125 mm Brennweite) in den Kollimatortubus Nr. 4 einsetzen und schließlich, wie Sie den Sol'Ex-Eingangsspalt montieren.
Einsetzen der Optik in das Kollimatorrohr.
Ansicht der eingesetzten Kollimatoroptik von oben.
Einsetzen des Sicherungsringes.
"Kollimatorblock" sowie die "Versteifung #14". Die letztere erleichtert das Einstellen und Halten des Kollimatorblocks.
Der Kollimatortubus #4 mit seinem Objektiv mit 80 mm Brennweite wird in den Kollimatorblock #3 geschoben. Auf der gegenüberliegenden Seite des Blocks montieren Sie den Schlitzhalter #2 mit dem Schlitz und dem 10-Mikron-Schlitz, der daran befestigt ist.
Das Kollimatorrohr wird in die Öffnung des Gehäuses geschoben, bis das Rohr komplett hinten anstößt. Dann wird die Versteifung #14 montiert. Dazu werden die beiden Schrauben A und B des des Sol'Ex-Gehäuses verwendet.
In D befindet sich ein Set aus Schraube, Mutter und Unterlegscheibe, das durch ein Langloch geführt wird. Dieses Loch ermöglicht es, den Kollimatorblock in Translation zu bewegen. Hier ist die Vorgehensweise beim Anziehen:
1 - Drehen Sie die Schraube C ein und ziehen Sie sie leicht an, um das Rohr im Kollimator zu fixieren.
2 - Ziehen Sie die Mutter C fest, wodurch die Versteifung fest mit dem Gehäuse verbunden wird.
Dank des Langlochs in der Schraube D können Sie den Kollimatorblock bis zu einigen Millimetern entlang des Kollimatorrohrs frei verschieben (die Schraube E ist nicht angezogen, oder ihr Äquivalent auf der gegenüberliegenden Seite):
Es ist wichtig, den Schlitz richtig auszurichten: Auf dieser Abbildung steht die Längsachse des Schlitzes von 4,5 mm senkrecht zur Tischebene.
Zusammenbau des Objektivs
Nun wird das Kameraobjektiv mit 125 mm Brennweite in den Objektivtubus Nr. 12" eingebaut an die Aufnahmekamera gekoppelt.
Video: pBILZ7zOx9Q
Einstellen des Kameraobjektivs
Um ein scharfes Bild im Sol’ex zu erhalten, muss die Kamera auf unendlich fokussiert werden.
Im nächsten Schritt wird die Fokussierung der Einheit, die aus dem 125-mm-Objektivtubus, dem Objektiv selbst und einer Kamera besteht, auf unendlich eingestellt.
Das Ganze stellt ein kleines Fernrohr dar, das mit einer elektronischen Kamera (hier eine ASI178MM) verbunden ist. Das Gerät wird zum Beispiel an einem fotografischen Stativ befestigt. Das Ziel ist es, ein scharfes elektronisches Bild von einer Landschaft in mehreren Kilometern Entfernung zu erhalten.
Optionla: Der Kontrast des Bildes und damit die Genauigkeit der Einstellung wird am besten, wenn man vor dem Objektiv einen Bandpassfilter anbringt, die den grünen Teil des Spektrums isoliert.
Man zielt durch ein offenes Fenster auf eine ferne Landschaft.
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Mithilfe des Fokusrings des Helicoidalfokussierers wird das Bild so scharf wie möglich ggestellt.
Verwenden Sie dazu Ihre bevorzugte Aufnahmesoftware, hier SharpCap, es ist äußerst wichtig, dass der Fokus in der Mitte des Felds liegt. Wenn der Fokus in der Mitte liegt, ist es normal, dass das Bild in den Ecken ziemlich verschwommen ist.
Fixieren Sie den Fokus mit der Fokussierungsschraube. Dies ist eine Referenzposition, die Sie beibehalten sollten.
Schieben Sie den Objektivtubus in die Aufnahme des Sol'Ex-Gehäuses. Gehen Sie bis zum Anschlag und befestigen Sie das Objektiv mit der Klemmschraube. Ziehen Sie das Objektiv auf dem Gehäuse fest (in Maßen!).
Justierung der Kollimatorlinse
Es soll sichergestellt werden, dass die Lichtstrahlen von einem Punkt des Spalts nach der Kollimatorlinse (in Richtung des Beugungsgitters) so gut wie möglich parallel zueinander austreten. Wenn diese Einstellung nicht gut durchgeführt wird, leidet die Qualität der Bilder von der Sonne (insbesondere das Auftreten von optischem Astigmatismus). Wir verwenden hier das (vorher eingestellte) Kameraobjektiv als Arbeitsmittel. Siehe das nebenstehende Video.
Das Verfahren basiert auf der Beobachtung des Bildes des Spalts mit der Kamera in der "Nullordnung" des Gitters. Mit anderen Worten, das Gitter wird als gemeinsamer Spiegel verwendet. Dazu ist es in der Sol'Ex-Konfiguration erforderlich, dass der Winkel der vom Kollimator eintreffenden Lichtstrahlen genau 17° auf dem Gitter beträgt. Dieser Winkel ist erreicht, wenn das Bild des nicht dispergierten Spalts auf dem Detektor in Form einer dünnen Linie zu sehen ist. Drehen Sie das Gitterrad, um dieses Bild der Ordnung 0 des Spaltes zu finden. Dann wird das folgende Diagramm reproduziert:
Das objektivseitige Ende von Sol’ex wird auf eine weiße Wand gerichter und mit der Kamera werden Bilder aufgenommen. Das Ziel ist es, das Bild nullter Ordnung vom Spalt zu finden.
Das Bild 0. Ordnung ist ein nicht durch das Gitter gestreutes Bild, das zum Sensor gelenkt wird, wenn das besagte Gitter wie ein einfacher Spiegel verwendet wird. Dazu muss der Einfallswinkel auf das Gitter dem Reflexionswinkel entsprechen, der die Lichtstrahlen in die Mitte des Sensors lenkt. In Sol Ex beträgt der Winkel 17".
Man dreht den Hebel, um die oben abgebildete Konfiguration zu erreichen.
Beobachten Sie gleichzeitig Ihren Aufnahmebildschirm. Sie werden sehen, dass der Schlitz in einem bestimmten Moment erscheint. Es ist wichtig, dass er vertikal und horizontal in Bezug auf die Sensorfläche zentriert ist.
Um das Bild des Schlitzes horizontal zu zentrieren, können Sie die Schrauben des Netzhebels mit einer gewissen Kraft anziehen. Sie werden diesen Vorgang sicher auch am Fernrohr selbst durchführen, wenn Sie die Sonne beobachten.
Am Anfang wird das Bild des Schlitzes wahrscheinlich unscharf sein. Verschieben Sie den Kollimatorblock, um ein möglichst scharfes Bild zu erhalten, vor allem in der Mitte des Bildes.
Ziehen Sie die beiden Schrauben im 90°-Winkel zum Block an und achten Sie darauf, dass das Bild des Schlitzes scharf bleibt. Gehen Sie anfangs langsam vor und verteilen Sie die Kraft auf die beiden Schrauben.
Ziehen Sie die Mutter auf der Seite des Kollimatorblocks fest.
Dass Bild von Order 0 wird auf dem Bildschirm waagerecht gemacht. Lösen Sie dazu leicht die beiden M4-Schrauben, mit denen die Schlitzscheibe befestigt ist. Drehen Sie und beobachten Sie, was auf dem Bildschirm passiert. Mit ein wenig Geduld werden Sie es schaffen. Vermeiden Sie es, mit den Fingern auf den Schlitz zu kommen (er kann jedoch mit Wasser und Watte gereinigt werden, keine Panik).
Ziehen Sie die beiden M4-Schrauben mäßig fest.
Zielen Sie auf den Himmelshintergrund bei Tag und richten Sie den Arrayhebel so aus, dass Sie sich grob auf die Region des Natrium-Dubletts zentrieren, die ziemlich reich an Linien ist.
In diesem Stadium ist es möglich, dass das Sonnenspektrum leicht verschwommen ist. Das ist normal und hängt mit den optischen Eigenschaften von Sol Ex zusammen. Zögern Sie nicht, die Schärfe mit dem Helix-Fokussier-System nachzubessern. Der zu retuschierende Wert sollte in der Größenordnung von 1/10 mm liegen. Sie werden vielleicht auch feststellen, dass die Ränder der Spektrumsspur links und rechts nicht perfekt vertikal sind, wie auf dieser Fotografie oben (hier leicht).
Um die Dispersionsachse senkrecht zu stellen (was dringend empfohlen wird), lösen Sie die Schrauben, die den 31,75-mm-Kamerakopf halten, leicht und drehen Sie die Kamera vorsichtig, um das Ergebnis zu erhalten, während Sie den Computerbildschirm beobachten. Ziehen Sie die Schrauben anschließend wieder fest.
Ihre Spektrallinien sind horizontal (bis auf die Smile-Krümmung) und scharf, die Dispersionsachse ist vertikal... die Einstellung Ihres Sol'Ex-Spektrografen ist abgeschlossen! Je nach Spektralbereich, auf den Sie abzielen, müssen Sie vielleicht die Helixfokussierung nachbessern (vor allem im blauen Bereich), aber das ist Routine und lässt sich leicht beheben, indem Sie die Schärfe der Linien überprüfen. Sie müssen den Kollimator und die Ausrichtung des Schlitzes nicht mehr anfassen. Diese Einstellungen sind stabil und halten ein Leben lang!
Jetzt müssen Sie nur noch das Teleskop-Interface mit 4 M4-Schrauben am 31,75 mm oder 50 mm Gleiter über das Interface-Teil tel #1 befestigen.
Sie können nun Sol'Ex verwenden, um das Tagesgestirn zu beobachten.
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Grafiken und Bilder wurden von Christian Buil übernommen ,welcher das Sol’Ex entwickelt hat.
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