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Une discipline qui fait beaucoup d'adeptes, amateurs. comme utilisateurs avertis. Des sujets de mise en pratique très variés du plus abordable, limité à la beauté d'observations des spectres stellaires (ben oui, c'est beau un spectre !), passant par leur interprétation, jusqu'aux applications les plus complexes réservées à un public très orienté scientifique, mais non moins intéressantes pour les profanes (classification des étoiles, études des étoiles de type Be, ... ). De très nombreux sites traitent de ce sujet.
Il existe évidement plusieurs matériels dans le commerce. Il s'agit malheureusement de produits sophistiqués et onéreux réservés à des usages scientifiques avancés ou dans le cadre d'associations. A part le "Star Analyseur" (un peu plus de 100€ mais à l'usage limité), les divers L-HIRES ne sont pas destinés à l'amateur occasionnel.
Ce qui ne veut pas dire que l'on ne peut pas s'adonner à la pratique de la spectrographie pour un moindre coût :
- un simple CD ou DVD permet de réaliser quelques montages sympathiques pour s'initier à la visualisation de spectres de diverses sources lumineuses..
- l'acquisition d'un simple réseau (présenté généralement sous forme de diapo pour quelques dizaines d'euros) associé à une webcam ou un APN permet d'aller plus loin dans l'analyse de ces spectres et même davantage.
La visites de plusieurs de ces sites m'ont incité à envisager la réalisation de mon propre spectroscope "maison".
Matériaux
Le matériel choisi pour cette réalisation :
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Après nombreuses visites de sites et quelques réalisations "high-tech" forçant l'admiration, 2 matériaux ressortent naturellement du lot : le bois et l'aluminium, plus un 3ème inattendu qui avait retenu mon attention pour sa facilité de manipulation : le PVC expansé. Mon choix a été dicté par les contraintes suivantes :
- jamais travaillé le métal et non outillé dans ce domaine
- peu de possibilités matérielles pour mettre en oeuvre des découpes de précision
- trop perfectionniste pour le peu de dispositions personnelles pour le bricolage
- pressé.......
Une aubaine : la rencontre de Gilles, gérant de sa société de gravure en Corrèze, disposant d'une superbe machine de découpe au laser, capable aussi bien de découper la finesse d'un papier ou de tissus comme les matériaux plus épais pourvu qu'ils soient exempts de chlore (adieu la plupart des PVC !), et évidement à très haute précision. tilt... quid du plexiglas ? ... réponse : aucun problème et la découpe laser poli même la bordure des pièces.
Génial ! même s'il faudra certainement opacifier au final... cette solution vaut le coup de s'y attarder et mérite un essai.
Conception
Pour des explications détaillées sur les propriétés de diffraction d'un faisceau lumineux et les bases de la spectro amateur, prenez le temps de visiter les pages de Christian Buil, remarquables de clarté et de détails très commentés. Ce site vous fournira également tous les outils nécessaires à la réalisation d'un spectroscope adapté à vos besoins comme 'à votre matériel existant... formules mathématiques, conseils et même tableaux de calculs (format Excel) prêt à l'emploi.
Disposant d'objectifs 135 mm et 50 mm ainsi que de réseaux de diffraction 600 et 1000 traits/mm, la lecture des pages de Christian Buil et sa mine d'informations sur le sujet (particulièrement le descriptif détaillé de son superbe modèle MERIS), m'a amené à concevoir un modèle à chambre objectif/webcam mobile.
En effet, n'ayant pas fait pour le moment l'acquisition d'un réseau réflectif (à miroir), un système de rotation du réseau pour couvrir diverses plages de longueur d'onde ne peut être appliqué. Je me rabat donc pour ce premier modèle sur un système de rotation de la partie "objectif" complète. Il en découle un système beaucoup moins compact (et certainement moins précis !) que le MERIS. Il sera couplé à ma SW 80ED et utilisera la Philips SPC900.
Si on considère pour les éléments en présence, les caractéristiques :
- la focale de l'objectif de 50mm
- du capteur de la SPC900 : taille du capteur de 640x480, taille des pixels : 5,6µ
- du réseau de diffraction de 600 traits/mm
Le calcul de l'angle de la chambre objectif par rapport à la collimatrice pour obtenir une valeur moyenne du spectre dans le visible (5600 Å) de l'ordre -1 a pour valeur 19,7°. Il est déterminé par la formule :
θ = arcsin(λ·n·k)
Avec λ : longueur d'onde du faisceau diffracté, n : nombre de raies par mm du réseau de diffraction et k : le numéro d'ordre du spectre souhaité.
Prenons la longueur d'onde moyenne du spectre visible (5700 Å), l'ordre 1 du spectre et un réseau de 600 raies au mm, et on obtient :
θ = arcsin(0,00056·600·1) ≈ 19,63°
La couverture du spectre sur le capteur de la webcam en fonction de sa résolution et la taille de ses pixels sera déterminée par :
La dispersion linéaire par pixel :
Dp = (Tp·cosθ) / (n·k·Fobj)
avec Tp : taille des pixel (en mm), Fobj : focale de l'objectif.
soit :
Dp = (0,0056·0,94) / (600·1·50) ≈ 0,000000175 mm/pixel soit 1,75 Å/pixel
La résolution horizontale de la SPC900 de 640 pixels permettra donc de couvrir : 640·1,75 = 1120 Å de longueur d'onde. Un indicateur (aiguille) formant un angle de 19,63° avec l'axe de l'objectif permettra, en position centrale sur la chambre colimatrice, de faire l'acquisition d'une plage du spectre centrée sur 560 nm (jaune) et couvrant les longueur d'onde de 504 à 616 nm.
| 6 repères sur la chambre collimatrice répartis de part et d'autre de cette position centrale et écartés de 2,33° permettrons, par rotation de la chambre, de cibler des plages couvrant l'ensemble du spectre de la lumière visible. Les zones de recouvrement seront suffisantes (proche de 50%) pour une reconstitution de l'ensemble du spectre de lumière visible par assemblage sous Gimp ou autre. |
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Etape 1
Détermination des pièces nécessaires pour le châssis des 2 corps du spectro, la chambre du collimateur et celle de l'objectif et support webcam, la face avant pour la jonction ED80, le support fente, le support réseau et diverses cales.
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Un schéma de positionnement des pièces pour la découpe de la plaque de Plexi (illustrator) à confier à Gilles Un éclaté d'assemblage de l'ensemble |
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Etape 2
Régler la liaison au porte oculaire de l'instrument. l'utilisation d'un adaptateur photo au coulant de 2" avec son filetage T2 impossible à tarauder dans le plexi de manière fiable, impose la réalisation d'une plaque d'adaptation en alu pour une fixation à l'avant du spectro. Une longue recherche sur le web et la découverte du site Newton200 d'Olivier Lobet... un mail exposant succinctement le besoin, une réponse immédiate, un schéma de la pièce, délai, tarif... tout bon... confirmé ! ça c'est du très sérieux, encore merci. |
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Etape 3
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Prise de rendez-vous avec Gilles pour la découpe de la plaque (2 avril 2010). Premier essai de découpe de la première pièce. La plaque de Plexi achetée en magasin de bricolage ne semble pas de grande qualité. Si le montage du proto est concluant, j'envisage de réutiliser le plan conservé par Gilles qui me fournira lui même une qualité de produit qu'il a l'habitude d'utiliser et qui donnera de meilleurs résultats sur les bordures de découpes. |
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Etape 4
Assemblage et collage des pièces
Chambre colimatrice :
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Chambre objectif :
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Assemblage :
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A SUIVRE...
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Page en préparation ... |
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contact : pmorvan@astrosurf.com |
