La luce viene rifratta dall'atmosfera in modo che aumenta all'aumentare della massa d'aria.
La rifrazione dipende dalla lunghezza d'onda
A massa d'aria 1.5 fra blu (4000 A) e rosso (8000 A) c'e' una differenza superiore al secondo d'arco
Conseguenze per la spettroscopia ??
La luce viene dispersa in modo differente (blu rosso) lungo la direzione verticale per cui se allineamo la fenditura dello spettrografo in quella direzione non perdiamo luce (blu rispetto alla rossa).
Ne consegue che ad ogni posizione dell'oggetto compete un angolo ottimale con cui orientare la
fenditura detto angolo parallattico che varia da sito a
sito (la distanza zenitale di un oggetto dipende oltre
che dalla sua RA DEC e orario di acquisizione anche
dalla latitudine del telescopio.)
In alternativa alla rotazione della fenditura si puo' costruire e utilizzare uno strumento ottico ADC
(Atmospheric Dispersion Corrector) capace di correggere l'effetto dell'atmosfera.
Ovviamente... inserire uno strumento comporta oltre che un costo anche …?
Se non volessimo ruotare la fenditura potremmo agire su di essa in modo da eliminare l'effetto della
rifrazione differenziale ?
In ascissa la distanza
Zenitale, in ordinata la
deviazione rispetto a una
Lambda di riferimento
(4200 A)
Lo spettro di una std spettrofotometrica (G 191)
osservato con la fenditura orientata nel peggior modo
(perpendicolare all'angolo parallatico, con o senza
ADC)
CCD
ABELL 2218
CCD
Il CCD è costituito da una serie di elementi indipendenti detti pixel, (picture element)
Le dimensioni dei pixel (variano da CCD a CCD) fra i 10 e i 30
Le dimensioni dei CCD sono dell'ordine di alcuni cm.
L'output dei CCD è una matrice di numeri (uno per
pixel) che hanno valore proporzionale alla “quantità” di radiazione incidente.
Ogni pixel è in grado di “trattenere” gli elettroni prodotti per effetto fotoelettrico dalla radiazione incidente.
Il numero di elettroni “trattenuti” è proporzionale al numero di fotoni incidenti e alla loro energia.
Per portare un elettrone dalla banda di valenza alla
banda di conduzione e' necessario un fotone di energia
maggiore o uguale a quella che separa le 2 bande
Esercizio 24
Nel Silicio la separazione fra le bande (di valenza e conduzione) corrisponde ad una differenza di energia di 1,14 eV
I fotoni di energia inferiore ad essa attraversano il Silicio senza produrre alcun effetto (non vengono registrati dal rivelatore)
Il Silicio puo' dunque essere utilizzato per rivelare fotoni di lunghezza d'onda inferiore a ?
h≃6.6⋅10
−27erg s c≃2.998⋅10
10cm s
−1Il numero di elettroni “trattenuti” nei pixel non è illimitato.
Ogni pixel puo' “trattenerne” un numero massimo
Full well capacity (tipicamente fra 100 000 e 600 000 elettroni)
Superato questo valore il pixel è detto saturo
I valori registrati dal CCD non corrispondono esattamente al numero di elettroni, ma ad una
quantita' legata ad essi le ADU (Analogic to Digital units) comunemente dette conteggi.
Il guadagno (gain) del CCD stabilisce il legame fra
elettroni ed ADU
Il guadagno (gain) del CCD stabilisce il legame fra elettroni ed ADU
gain= N
eADU
Il numero di ADU non è illimitato ma dipende dalla precisione del sistema di acquisizione dati.
Generalmente i numeri interi sono registrati su 2 byte (16 bit). Pertanto il valore massimo di conteggi
registrabili e' quello che corrisponde a
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
ossia 65535
BIAS
È una posa non esposta
(otturatore chiuso e tempo di posa 0 secondi).
Serve per determinare Il rumore strumentale del fondo)
DARK
È un bias lungo (tempo di posa pari a quello delle acquisizioni scientifiche).Segnala la presenza di eventuale rumore termico.
Flat Field
Permette di correggere le non uniformità di risposta (pixel to pixel variations).
Può essere effettuato sul cielo (notturno privo di stelle o ad
alba/tramonto o utilizzando una
lampada che illumina
Esercizio 25
L' esposizione di un CCD ad una sorgente di luce uniforme (Flat Field) produce (una media) di 1800 conteggi.
Le variazioni di risposta strumentali (pixel to pixel variation) sono pari all' 1%.
Sono maggiori o minori della fluttuazione statistica associata al segnale?
Che valore devono avere i conteggi per consentire
la rilevazione della pixel to pixel variation?
Riduzione standard immagini CCD
Ad ogni immagine acquisita (scientifica, flat field e dark) deve essere sottratto il bias che costituisce una sorta di offset strumentale.
Questo comporta una sottrazione fra immagini (pixel per pixel).
Se il dark (sottratto del bias) non presenta alcun
residuo l'immagine scientifica può essere divisa per il
flat field, in caso contrario deve prima essere sottratta
del residuo dark e poi divisa.
RIASSUMENDO
