Dieser Beitrag zeigt ein einfaches Tageslichtspektrum, das als Test nach einer erfolgten Kollimation des LISA Spektrograpfen entstand. Wie jeder andere Gitterspektrograf, der mit einem Spalt arbeitet, bildet auch LISA diese Spalt auf das Gitter ab. Dies geschieht mit Hilfe einer Kollimator-Linse. Diese wird so eingestellt, dass ihr Brennpunkt genau in der Spaltebene liegt und somit ein paralleles Lichtbündel produziert wird. Dieses beleuchtet dann das Gitter.
Ist die Fokussierung des Kollimators nicht exakt, wird der Spalt unterscharf auf der Gitterebene abgebildet und dies reduziert die Auflösung des aufgenommenen Spektrums – auch wenn die Fokussierung mit der Objektivlinse stimmt. Die Brennweite des LISA Kollimators beträgt 130 mm, die der Objektivlinse 88 mm. Dies ergibt einen Abbildungsfaktor von 130 / 88 = 0.68 der Spaltgröße auf dem CCD-Chip der Kamera.
Ein Spalt mit 35 Mikrometer Breite erzeugt im besten Fall also eine Linie im aufgenommenen Spektrum von 23,8 Mikrometern Breite (FWHM). Die Pixel der CCD-Kamera sind 4,54 Mikrometer breit und so wird eine Linie durch 5,2 Pixel aufgespannt. Beim schmaleren LISA Spalt mit 23 Mikrometern ergeben sich 3,4 Pixel breite Linien auf der CCD-Aufnahme eines Spektrums. Um die gleiche Lichtmenge im Spektrum zu sammeln, muss man aber mit dem schmaleren Spalt 50% länger belichten.
Nach dieser Blick auf die Theorie des Kollimators füge ich zwei Bilder ein, die die geöffnete LISA zeigen.
Das orangefarbene Leuchten ist die Neon-Glimmlampe die den Spalt (unten rechts) beleuchtet. Von dort führt der Lichtweg nach oben zum Spiegel und von dort nach links unten. Hier ist die Kollimator-Linse platziert. Die Linse ist drehbar in der Halterung montiert. Das Gitter befindet sich weiter links und von dort fällt dann das farbaufgespaltene Licht nach rechts und wird durch die Objektivlinse auf den CCD-Chip fokussiert. Die Kamera ist rechts montiert.
Die genaue Einstellung zu finden ist mühsam, da mit der Veränderung der Kollimator-Lage auch die Objektivlinse Position neu justiert werden muss. Hierbei nutze ich sowohl die Kalibrationslichtquellen (Neon-, Starter- oder Energiesparlampen), wie auch Tageslichtspektren.
Letztere liefern nicht viele scharfe Linien, aber man kann mit einen Tageslichtspektrum gut die Abbildungsqualität über den gesamten Wellenlängenbereich hinweg beurteilen. Beim folgenden Profil wurde das Kontinuum entfernt und eine Normierung auf 1 (500 .. 600 nm) durchgeführt.
Für die Absorptionslinien sind die zugehörigen Elemente eingetragen. Die Absorption findet sowohl in der Sonnen-Photosphäre statt, wie auch in der Erdatmosphäre („tellurische Linien)“.
Entdeckt hat diese Linien zuerst William H. Wollaston 1802, als „dunkle Linien“ im Sonnenspektrum. Unabhängig von ihm stieß dann Joseph von Fraunhofer 1814 auf die Linien und in seiner Veröffentlichung „Bestimmung des Brechungs- und des Farbenzerstreuungs-Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf die Vervollkommnung achromatischer Fernröhre“ führte er für diese seine bekannte Buchstaben-Notation ein – wie etwa die H und K Linie des Calciums im Violetten, oder die gelbe D-Linie(n) des Natriums. https://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinie
Zum Abschluss des Beitrags füge ich noch etwas „Farbiges“ ein – das Profil des Tageslichtspektrum ist hier mit der eingefärbten Aufnahme überlagert.
