Ultimo aggiornamento:

18 Novembre 2017

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LEGO-mini - Piccolo Spettroscopio Modulare per telescopio

Progettino riconfigurabile sostituendo delle parti con altre parti diverse, come un LEGO

LEGO-mini  (Small Modular Spectroscope for Telescopes) 

Reconfigurable design for replacing parts with other different, as in LEGO

Si tratta di uno spettroscopio discretamente luminoso, principalmente destinato alla spettrografia stellare a risoluzione media, concepito in soluzione modulare per successive evoluzioni ed arricchimenti con futuri componenti intercambiabili, per ottenere la massima flessibilità di impieghi e di sperimentazioni.

Per minimizzare pesi e dimensioni è stato scelto lo schema ottico autocollimante, secondo la configurazione Littrow.

E’ composto da alcuni moduli, parzialmente illustrati in figura 2 (partendo dalla sinistra della foto):

Modulo Fenditura. Utilizza la nota fenditura indiana distribuita dalla SurplusShed, leggermente modificata. Il barilotto si innesta nel focalizzatore 1”1/4 del telescopio.

Ottica. Inizialmente un obiettivo reflex F50mm f1,7 a vite M42. (nella foto) . Tuttavia ho realizzato anche delle soluzioni alternative, con semplici lenti acromatiche aventi lunghezze focali diverse.

Modulo intermedio: con specchietto di rinvio a 90° e fissaggi di CCD, webcam o fotocamera, del modulo visuale, ecc.

Moduli reticolo (a riflessione): attualmente 2 moduli, rispettivamente con 600 linee / mm, e 1200 linee / mm (entrambi blazed).

Modulo oculare 1”1/4 :  per webcam e uso visuale per scopi didattici, etc.

Dispositivi per allineamento:  per facilitare la registrazione del percorso dei raggi.

Sorgente Neon di calibrazione:  dispositivo compatto alimentato con batteria stilo AA o AAA 1,5 volt.  (NeonLamp).

Note costruttive

Le foto sono sufficientemente esplicative. La compattezza e la corta focale dell’ottica richiedono una buona cura costruttiva, nel rispetto delle quote critiche per la determinazione dei cammini ottici. Sono comunque previste le registrazioni indispensabili per ottenere il corretto allineamento dei raggi incidenti e diffratti. Evitando qui i dettagli, troppo complicati, basta citare:

- Orientamento angolare dello specchietto di rinvio, di poco superiore ai 45°, come risulta dallo schema allegato;

- Lievissima inclinazione verticale del reticolo, come indicativamente rappresentato nello stesso schema. Si noti nella foto 5, sul coperchio posteriore,  una delle due viti di bilanciamento agenti sul telaio del reticolo;

- Basculaggio del reticolo, che nell’esempio in questione consente la rifrazione non solo del primo ordine, bensì anche del secondo;

 Per realizzare il basculaggio del reticolo ho ideato un sistema non convenzionale che si è dimostrato molto semplice ed efficace:  La foto 5 mostra la manopola calettata su una barretta filettata dimetro 6 MA, che con la sua rotazione provoca lo scorrimento del nottolino filettato, il quale a sua volta provoca la rotazione del reticolo attraverso la bielletta di filo di acciaio armonico incernierata alle due estremità. La barretta filettata superiore (diam 5MA) serve unicamente come anti rotazione del nottolino e reca i dadi registrabili per l’arresto di fine corsa della traslazione.

This is a  project of a modular spectrograph, for telescope stellar use, medium resolution and fairly fast. It has been conceived with interchangeable modules, aimed to future developments and enrichments, for high flexibility in applications and experimentation.

Its construction is quite simple, however it needs to be guaranteed dimensional accuracy and especially the optical alignements, in particular those of the folding mirror and the vertical offset of the grating.

To minimize weight and size, the optical solution was chosen according to the Littrow configuration.

It consists of some  modules, as partially shown in Figure 2  (starting from the left side of photo):

Central Folding module: based on the popular Indian slit  released by SurplusShed, slightly modified. The barrel is inserted into the focuser 1 "1/4 of the telescope.

Optics: Initially a lens reflex F50mm f:1,7 and mounting M42 (pictured). However, I also realized some alternatives, with simple achromatic lenses having different focal lengths.

Intermediate module: with a ~ 45° folding mirror and the mounting hardware for any CCD, webcam or camera, the visual module, etc..

Grating Modules (reflective): currently 2 units, respectively with 600 lines / mm, and 1200 lines / mm (both blazed).

Barrel 1"1/4 module: for webcam and visual use for educational purposes, etc.

Devices for alignment: to facilitate the rays path adjustment.

Neon calibration unit : A compact device powrerd by 1,5 volt. battery AA o AAA size  (NeonLamp).

Construction Notes

Photos are sufficiently explanatory. The compactness and short focal length optics require a good constructive care, in compliance with the critical determination of the optical paths. However, there are atjustements indispensable to trim the correct alignment of the beams, incident  and diffracted. Avoiding the details here, too complicated, just to mention:

-  Angular orientation of the folding mirror, a little more than 45°, as shown on the attached diagram.

-  Very slight upward inclination of the grating, as indicatively represented in the same  diagram. Note in picture 5, on the rear cover, one of the two screws of balancing agents on the frame of the grating. 

-  Tilting the grating, which in the example in question allows not only the first order spectrum, but also of the second.

To accomplish the tilting of the grating I have realized an unconventional system, which has proved to be very simple and effective: The picture 5 shows the knob keyed on a threaded rod dimeter 6 MA, which with its rotation causes the sliding of the threaded pawl, which in turn causes the rotation of the grating, through the connecting rod of harmonic steel wire hinged at both ends. The upper threaded rod (diameter 5MA) is used solely as an anti rotation of the pawl and holds nuts for the adjustable limits .

Other modules currently under construction & test:

Module with fixed reflective slit and its relative optical observation unit, for centering and auto-guide on the star;

Module flip mirror, to match the current SurplusShed slit;

Module  Long Focal Lens: For solar use, with  acrhomatic lens diam. 30 / focal 140 mm or more;

Module Fast Focal Lens: based on achromatic triplett diam. 25 / focal 80 mm.