大溪天文台計畫購置減焦鏡系統適合表:前言:
這篇日誌是因為大溪天文台 2013年2月加入AAVSO 觀測變星都是以10吋鏡為主. 雖然10 吋鏡購買時是90年代初期的中古品. 這隻出廠已經30年的中古鏡,整體結構經過整修後使用到現在,光學品質還是非常穩定。(這也是老貓為何獨鍾SCT這種半封閉型! 而捨棄 牛頓或 RC等開放式反射鏡光系!因為這些架構反射鏡的壽命,特別是放置在天文台內的地點,其壽命會因高溫高濕的環境.氧化更加快速而變得非常短!甚至三,四年就會遇到因氧化降低主鏡反射率,要面臨重新鍍膜的問題!).但因為近幾年,觀測項目加入新星系統, 如某些變星亮度是在14-16等CH級雙星系統變星.加上ST2000XM也算是骨董級的CCD(其解析非常適合在1500mm焦距的反射鏡,但是量子效能僅在25-40% QE/peak QE).所以兩年前就有想取代10吋鏡的構想。而今大溪天文台已經提升口徑到14吋鏡.但新14吋鏡口徑因焦距改變 ,原有10吋鏡的原始焦距2500mm 改為14吋鏡約3900mm左右,所以原有的ST2000XM及AO系統均不適合光電CCD測光和最佳FOV視場需求。故需重新計算,新主鏡若採用ST2000XM CCD的解析和FOV是否可相容於大溪地區的視狀擾動?
因為改變減焦鏡是最快最經濟的方法!就算是採購了large format class 的STL11000M CCD(peak QE 達到50% 在 antiblooming CCD算是不錯的高效率穩定線性 研究等級的CCD 。針對14吋鏡的光通量,購買對應的是最大的CCD尺寸 35mm film format) 也要重新計算其解析和FOV 。所以列出市面上可找到的商業減焦鏡產品 ,來分析出最佳(性能/價格)減焦鏡。價格部份就不列入本次內容。
Resolution formula: 206 x (pixel size (in micro)/focal length(in mm)
14" SCT F11/SBIG ST200XM suitable combination for reducer:
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14" SCT Focal Length CCD Pixel size Bining* Reducer Resolution("/pixel) Photometry/Astrometry
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350mm 3900mm ST-2000XM 7.4 micro* 1x1
0.33x 1.19"/pixel seeing=2-4 arcsec OK *
350mm 3900mm ST-2000XM 7.4 micro 1x1
0.4x 0.98"/pixel seeing=2-4 arcsec OK
350mm 3900mm ST-2000XM 7.4 micro 1x1 0.5x 0.78"/pixel seeing=2-4 arcsec OK
350mm 3900mm ST-2000XM 7.4 micro 1x1 0.7x 0.62"/pixel seeing=2-4 arcsec *
350mm 3900mm ST-2000XM 7.4 micro 1x1 1.0x 0.39"/pixel over sampling (seeing=2-4 arcsec)
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micro= µm
14" SCT F11/SBIG STL-11000M suitable combination for reducer:
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14" SCT Focal Length CCD Pixel size Bining Reducer Resolution("/pixel) Photometry/Astrometry
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350mm 3900mm STL-11000M 9.0 micro 1x1
0.50X 0.95"/pixel seeing=2-4 arcsec OK
350mm 3900mm STL-11000M 9.0 micro 1x1
0.70X 0.75"/pixel seeing=2-4 arcsec OK
350mm 3900mm STL-11000M 9.0 micro 1x1 0.80X 0.59"/pixel seeing=2-4 arcsec *
350mm 3900mm STL-11000M 9.0 micro 1x1 1.0X 0.47"/pixel over sampling (seeing=2-4 arcsec)
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micro= µm
*.The red reducer index is for planned preshopping item in 2020 - 2021.*.The combination leads to slight over sampling ! the tracking mount (equatorial mount) must be good and careful guiding!
* for example in bining 1X1 (resolution=0.39"/pixel) is the highest resolution. if bining 2X2 (resolution=0.78"/pixel) will reduce the resolution !
老貓物語:以2-4" 視狀(excellent - fair)作為一般的取樣標準,則可以參考Nyquist公式. 約為星點直徑的1/2到1/3的取樣,可以避免星點取樣不足(要得到最小的圓形星點,避免取樣到正方形的取樣不足星點). 這可以提供測光和定位觀測約為0.67"/pixel - 2"/pixel 的分解力範圍 (在視狀2" 狀況下,星點直徑的1/3約為0.6", 在視狀4"的狀況下, 星點直徑的1/2約為2".經過實際的修正,約略為 0.67 arcsec/pixel - 2 arcsec/pixel FWHM的定義)
另外一個要素就是大氣擾動.這也是取決於每個畫素的分解能力.如果在高山上,視狀若是小於1"(mountaintop). 那使用適於 2-4"/pixel 視狀的分解力光學裝置.就會不足取樣 (under sampling).
圖1:以不同CCD 畫素大小對應不同的望遠鏡焦距,所得到的最佳解析度表
圖2:White squares indicate acceptable matches. Green indicates a very good match.
(綠色範圍望遠鏡匹配CCD對應視狀最佳解析範圍)Matching Your Camera to Your Optics
https://diffractionlimited.com/matching-camera-optics/CCDPhotometryGuide pdf (AAVSO CCD 變星測光實務及理論寶典)
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.aavso.org/sites/default/files/publications_files/ccd_photometry_guide/CCDPhotometryGuide.pdf&ved=2ahUKEwjH9onpw5_sAhV5xYsBHVz-AHUQFjAAegQIBBAB&usg=AOvVaw3lSfJD_FqZwNdn5ef9nA07圖3:以長周期脈動老年變星和白矮星雙星系非周期變星長期觀測為主 大溪天文台和14吋 SCT 鏡。觀測系統由一部銀行淘汰下來的中古 HP win7 pro 桌型電腦控制赤道儀 導引和定位(付有RS-232C 序列 I/O介面),另一部則以 已經運作長達近16年的骨董級 HP win XP 筆電控制冷卻CCD和AO系統。
大溪天文台 TYGA TW 20201006