Caractéristiques du coronographe :

• Lentille O1 : doublet achromatique Meade de diamètre 90mm, focale 1000mm (lunette Meade 395)
• Lentille O2 : ménisque positif en verre organique (opticien) diamètre 50mm, focale 200mm
• Diaphragme : de 1 à 20mm de diamètre Ref. Melles-Griot : 04IDC007
• Filtre H-alpha : à l'origine, filtre interférentiel centré sur la raie H-Alpha (656 nm) de bande passante 10nm (100 Angströms). Ref. Melles-Griot : 03FIR006 Remplacé par un filtre H-Alpha de 1nm (10 Angströms) de chez Lot-Oriel Voir les remarques à propos du filtre dans les conclusions.
• Objectifs O3 & O3': objectif issu de jumelles (diam=50mm, f=300mm)

Main Characteristics of the coronagraph:

• O1 lens: Achromatic doublet Meade, 90mm diameter, 1000mm focal length (Model Meade 395)
• O2 lens: positive menisc made of organic glass (oculist) 50mm diamater, 200mm focal length
• Diaphragm: from 1 to 20mm diameter, Ref. Melles-Griot : 04IDC007
• H-alpha filter: Originaly a 10nm bandwidth (100 Angströms) H-alpha filter centered on 656nm, from Melles-Griot Ref. Melles-Griot : 03FIR006 Replaced by a 1nm (10 Angströms) filter from Lot-Oriel See remarks on the filter in conclusion.
  
• O3 & O3' Lens: from binoculars (D=50mm, f=300mm)

Le doublet achromatique:

Comme décrit plus haut, c'est l'objectif d'une lunette Meade 395 (90-1000mm). Nous avons en fait conservé le tube entier de la lunette, en n'enlevant que le renvoi coudé et l'oculaire.
Il est maintenu sur deux berceaux en contreplaqué avec un systeme de réglage (tige filetée) permettant au tube un petit mouvement avant-arriere dans le tube carré du coronographe (réglage de la mise au point sur le disque occulteur).

La lentille O2:

Nous avions tout d'abord réutilisé la lentille du prototype, en verre, que nous avions percé pour maintenir le cone occulteur. Cependant, malgré tout le soin que nous avions pu y apporter, quelques minuscules éclats (~2/10 mm) étaient visibles sur le bord du trou et se voyaient sur l'image finale, sous forme de petits croissant lumineux.
La solution était donc de faire un percage sans éclats...plus facile à dire qu'à faire!... Nous avons finalement eu l'idée d'utiliser du verre organique (matière plastique optique) commandé chez un opticien.
Il s'agit d'un ménisque assez cambré, de 50mm de diamètre et 200mm de focale. Cette matière se perce très bien avec un foret à métal traditionnel. Pour centrer le trou sur la lentille, procéder de la manière suivante:

1. Fabriquer au tour un jeton de centrage au diamètre de la lentille et percé en son centre au diamètre 3mm.
2. Fixer une planchette assez épaisse sur le banc d'une perceuse sensitive et y faire un trou de 3mm.
3. Centrer le jeton sur la lentille et commencer à percer avec précaution, sans déboucher le trou.
4. Retourner la lentille et le centrer en plaçant une courte tige (tronçon de foret de 3mm) dans le trou de la planchette et dans le trou non débouché que l'on vient de percer dans la lentille.
5. Achever le percage de la lentille ainsi parfaitement centrée. Faire tout de même quelques essais sur des rebuts (votre opticien préféré en a surement des caisses entières...).

Une fois le trou réalisé, nous y avons collé à la cyanocryalate (SuperGlue(r)) un insert fileté en dural pour visser le cone occulteur.

The achromatic doublet:

As described above, it's the lens of a Meade 395 (90-1000mm). We conserved the entire optical tube, just removing the eyepiece.
The tube is maintained on two plywood supports that can move forward-backward (screwed rod) in the squared tube of the coronagraph. This allow to make a good focus on the occulting disk.

The O2 lens:

We had first reused the glass lens from the prototype that had alreadya hole to maintain the occulting system. However, despite many precautions, some tiny breaks (~2/10mm) remained on the border of the hole, and were still visible on the final image as slighly luminous zones.
The solutions was to drill a hole without breaks... not really easy!... We finally had the idea to use organig glass (optical plastic) bought to an oculist.
It's a menisc lens, 50mm diameter and 200mm focal length. This kind of organic glass is really easy to drill with a standart drill tool. In order to center perfectly the hole, proceed as described:

1. Make with a lathe a round piece of the lens diamater and drilled with 3mm hole at its center.
2. Fix tightly a piece of wood on the bench of a column drill and drill a 3mm hole.
3. Center the round piece on the lens and begin to drill, just the half of the lens.
4. Reverse the lens and center it on the wood piece by using a little 3mm rod in the hole of the lens and the hole of the wood piece.
5. Finich to drill the lens that is now perfectly centered. We advise you to train on some piece of old organic glass (your oculist may hav plenty of it!)

Once the hole was done, we glued with cyanocryalate (SuperGlue(r)) a threaded piece (insert) of aluminium to screw the occulting system.

Le cone occulteur et son support:

On voit sur la photo ci-contre le support du cône occulteur. Le cône peut se dévisser du support afin de mettre les différentes rondelles occultrices.
On voit également l'insert qui est normalement collé dans le trou de la lentille O2. Lors des premières utilisations, nous avons pu constater que la tige laiton était très chaude ( les rayons solaires s'y concentrant dessus). Or comme la lentille est en matière plastique, il vaut mieux éviter de la chauffer trop...
Nous avons réalisé une simulation sur un logiciel de calculs d'éléments finis. En appliquant une température donnée sur l'extrémité du cône, on s'aperçoit que, le laiton étant très conducteur de la chaleur, l'extrémité de la tige en contact avec la lentille est à la même température. Les flèches noires qui représentent le flux de chaleur montrent bien que toute la chaleur s'évacue vers la lentille.

The occulting cone and its support:

One can see on the photo the support of the occulting cone. The cone is removable (screw) in order to change the occulting disks.
The "insert" piece, that will be glued in the O2 lens is also visible. During the first tests, we saw that the brass rod was very hot because of the Sun. As the O2 lens is made of plastic, we prefered to avoid this heating...
We made a simulation with a finite elements analysis software. By assigning a given temperature on the cone, as brass is a very good thermal conductor, we see that the other extremity (in contact with O2) has almost the same high temperature (see graphics). The black arrows indicate the flux and show that all the heat goes to the lens.

Pour ceux qui seraient intéréssés par le logiciel d'éléments finis, il s'agit de QuickField, un logiciel dont la prise en main est très rapide, et suffisament puissant pour de petites réalisations. La version étudiante est gratuite et limitée à quelques centaines de noeuds, ce qui est bien suffisant pour de petites études.

For those interested by the finite element analysis software, its name is QuickField, an easy to use software, which basic version is sufficient for little analysis. The student version is free, and limited to some hundreds nodes.

http://www.tor.ru/quickfield ou http://www.tera-analysis.com

Les disques occulteurs:

Ils sont usinés au tour dans des rondelles en acier zingué. L'usinage se fait en les fixant au bout d'une tige de laiton identique à la tige porte-cône (voir photo ci-dessous). Prévoir un disque par mois au minimum, pour être "à l'aise". Ils seront d'abord usinés à la dimension approximative souhaitée (les derniers centièmes étant réalisés au papier abrasif de carrossier), puis mesurés au centième et classés jusqu'à obtenir une gamme suffisante et bien échellonnée. Un conseil: ne pas s'acharner à essayer de les usiner d'emblée à la bonne côte. Et bien sûr, ne pas les peindre!... Pour le calcul de leur diametre, voir dans les formules pratiques sur la page de présentation. Ci-contre, la tige d'usinage des disques. Remarquer l'épaulement destiné à asseoir le disque, bloqué ensuite par la vis. Ci-dessous, une vue du dispositif d'occultation, complet et pret à être installé ainsi qu'une photo du même dispositif (avec le tube en verre du porte-cône)

Le Diaphragme:

Nous avons réutilisé le même diaphragme (avec son support) a iris que celui du prototype. Le doigt de manoeuvre est prolongé par une tige qui sort du tube afin de régler son ouverture tube fermé. Il est aussi possible d'utiliser un diaphragme fixe du bon diametre (déterminé expérimentalement)

L'objectif O3 et le filtre H-alpha:

L'objectif O3 est en fait constitué de deux objectifs de jumelles montés face à face (O3 et O'3), et le filtre est placé entre les deux de manière à être traversée par de la lumière parallèle (chose indispensable pour un bon fonctionnement). Le filtre est le même que celui du prototype c'est à dire un simple filtre interférentiel centré sur la raie H-Alpha (656 nm) de bande passante 10nm (100 Angströms) (de 70 à 200 Euros).
Nous sommes ensuite passés a un filtre plus resséré de 1nm (Lot-Oriel) qui améliore bien le contraste de l'image (300 US$). Voir les remarques à propos du filtre sur les autres pages.

The diaphragm:

We reused the same iris diaphagm as on the prototype. The little finger has been lengthened by a rod. One can also use a fixed diaphragm of the proper diameter (determined by tests)

The O3 objective and the H-alpha filter:

The O3 lens is in reality made of two binocular objectives (O3 and O'3), and the filter is placed between the two in order to work with parallel beam (advisable for a proper work). The filter is the same as for the prototype: an interferential filter centered on H-alpha line (656nm) of 10nm bandwidth (100 Angströms).
Later we replaced this filter with a narrower one of 1nm bandwidth (Lot-Oriel) that gives a better contrast on the images(300 US$). See the remarks about the filter on the other pages.

Le porte-oculaire:

Afin d'observer les protubérances à un grossissement assez important, nous avons réalisé un porte oculaire décentré; le décentrement est réglable grâce à une glissière suivant le grossissement utilisé. Il est ainsi possible d'observer tout le pourtour du disque solaire par rotation du porte oculaire.
Nous utilisons usuellement un oculaire Clavé de 25mm, parfois 16mm si le ciel le permet. En fait, à notre avis, c'est surtout la contemplation du disque solaire entier occulté, avec l'ensemble des protubérances tout autour qui est la plus fascinante.

The eyepiece holder:

In order to observe the prominences with a detailled view, we made an uncentered eyepiece holde. The uncentering is tunable depending on the eyepiece used. It's so possible to observe all the border of the solar disk just by rotating the eyepiece holder.
We usually use a 25mm Clavé eyepiece, sometimes 16mm if the sky is good. In our opinion, the best and most fascinating view is the view of the entire occulted solar disk, with all the prominences surrounding.

Le tube et son filtre de densité

Le tube, de profil carré, est constitué de planches de contreplaqué, et il est renforcé à l'interieur par des carrés de contreplaqué troués qui servent en même temps de diaphragmes intermédiaires (évaluer le diamètre des trous en fonction de leur position sur le faisceau).

Une chose indispensable à prévoir est un filtre d'entrée mobile, afin de permettre un centrage du soleil en toute sécurité, et que l'on retire une fois le soleil centré. Le dispositif que nous avons choisi n'est pas très évolué mais à l'avantage d'être simple à réaliser: Il s'agit d'une planchette trouée maintenue par une charnière à piano sur le dessus du tube. Dans le trou, plusieurs épaisseurs de transparent rouge sont prises en sandwich entre deux petites plaques de verre.
Le transparent utilisé est celui que l'on trouve pour les projecteurs de spectacles (magasin de sono et lumières). Une grande feuille vaut quelques dizaines de francs. Il faut mettre assez d'epaisseurs de manière à ne pas être ébloui même lorsque le soleil est totalement décentré (Attention: manip délicate, mettez-en assez au début!). La qualité optique n'est pas formidable, mais bien suffisante pour centrer le soleil. On a ensuite attaché une ficelle sur un petit bras de levier vissé sur la planchette, afin de pouvoir la lever ou la baisser en ayant l'oeil à l'oculaire. De plus, un petit dispositif de sécurité rudimentaire permet de baisser immédiatement le filtre en cas d'urgence (arret du moteur d'entrainement par exemple).

The tube and it's density filter

The square tube is made from plywood and reinforced inside by squared pieces with holes that also made intermediary diaphragm.

An obligatory device to make is a mobile front filter, in order to allow safely to center the Sun; we remove it once the Sun is perfectly occulted. The device we made is not very modern but has the advantage to be easy to make and to use. It's made from a square plywood maintained by a long "piano" hinge above the tube. In the center hole, one can place a density filter or several colored plastic filter in order to avoid any dazzle if the sun isn't occulted (be careful during the tests: better to use more filters!).
We used red plastic filters; the optical quality is not at it's best but it's highly sufficient to center the sun. We then attached a little string on an arm fixed to the plywood piece, in order to be able to action it while observing at the eyepiece. In addition, a little basic "security" device permit to put immediately the filter on the tube in case the motor of the mount fails, for example.

A voir!

Vous pourrez trouver quelques photos de détails des pièces principales sur cette page.
You'll find some detailled photos of the main parts on this page.

Essais et observations avec la seconde version

  Nous avons eu bien moins de difficultés à regler cette version, ayant deja l'expérience du premier coro.
Le premier réglage optique est réalisé sur un objet à l'infini (nos belles Pyrénées, par exemple): la première étape est de regler la position de l'ensemble lentille O2 + disque occulteur (reglable en translation par 3 tiges filetées).
Le but à atteindre est d'observer à l'oculaire une netteté parfaite et simultanée du disque occulteur et du paysage. Après chaque déplacement de la lentille O2, la mise au point de l'oculaire est bien sûr indispensable.
La seconde étape du réglage consiste à positionner le diaphragme sur l'image de l'objectif O1 donnée par la lentille O2. Il faut pour cela réaliser une forme quelconque découpée dans une feuille de bristol et la placer contre l'objectif. Le but est de régler la position du diaphragme pour que l'image du carton soit nette sur le diaphragme (placer un morceau de papier blanc sur le diaphragme pour observer l'image plus facilement).
Si la lentille O1 est un objectif achromatique comportant trois petites cales à 120°, celles-ci peuvent tenir lieu d'objet et leur image doit être nette au niveau du diaphragme. Si la lentille est sale (poussières ou trace de doigts), on verra nettement l'image de ces defauts se projeter sur le diaphragme.
La dernière étape consiste à amener le foyer objet de la lentille O3 sur l'image virtuelle du disque occulteur donnée par la lentille O2. Ceci a pour but de faire travailler le filtre interférentiel en lumière parallèle. On peut indifféremment procéder par calcul et mesures ou bien déplacer le bloc O3+filtre+0'3 jusqu'à obtenir l'égalité des deux distances (O3-image virtuelle par O2) et (O'3-plan objet de l'oculaire) (tout au moins dans notre cas où l'ensemble objectif O3, double, est en fait constitué de deux objectifs de jumelles O3 et O'3, identiques et face à face).

Tests and observations with the second version

We had much less difficulties to adjust this version as we had the experience of the prototype.
The first step to make the optical setup is to point an object at infinite (our Pyrenees for example...).
Then the first thing to do is to set the position of O2+occulting system (tunable with 3 screwed rods). The goal is to observe at the eyepiece both the occulting disk and the mountains at infinite.
The second step consists in positionning the diaphragm onto the image of O1 lens given by O2. One can use a sheet of paper and place it partially on O1. You must then move the diaphragm in order to have the image of the paper focused onto the diaphragm (use also white paper to see it better).
If the O1 lens is dirty, you'll see easily the image of the defects on the diaphragm.
The last step consists in moving the focal point of O3 onto the virtual image of the occulted disk given by O2 lens. The goal is to make a parallel beam for the filter. The position is not so critical and one can achieve it just by measuring the distances and calculating the theoretical position. One can also move the block (O3+filter+O'3) in order to equalize both distances (O3-virtual image by O2) and (O'3-object plane of the eyepiece).

Lors de la première observation du Soleil, il faudra choisir le bon disque occulteur (partir du plus grand et descendre en diamètre si necessaire). Le réglage du diaghragme est destiné à obtenir le meilleur contraste et la meilleure définition: plus le ciel est parfait et coronal, plus il pourra être ouvert. En revanche, le fermer trop fera perdre en définition (phénomène de diffraction devenant prépondérant).
Par ciel moyen, nous utilisons un rapport f/D résultant de 20 environ. Ce rapport se calule en fonction de l'ouverture relative du diaphragme. Par expérience nous avons vu que nous changeons peu le diametre de ce diaphragme et il peut eventuellement etre remplacé par un diaphragme fixe.

L'observation visuelle est toujours un emerveillement, les structures pouvant évoluer de manière rapide en quelques minutes. L'une des choses les plus surprenantes concernant l'instrument est la finesse des images obtenues avec des moyens modestes.
Nous n'en esperions pas tant et nous vous encourageons vivement à tenter l'aventure! Le 1er Janvier 1999, nous avons obtenu la premiere photographie au foyer (voir ci-dessus)

For the first observation, you must choose the right occulting disk (go from the bigger one down to the right one). The tuning of the diaphragm permit to have the best contrast and the best definition: the better the sky, the higher the aperture of the diaphragm. However, if you close it too much, you will loose definition (diffraction phenomenom).
For a standard sky, we have a resulting f/D ratio of about 20 (deduced from the diaphragm aperture). From our experience, it's not so necessary to chage the diameter of the diaphragm and it can be replaced by a fixed one.

The visual observing is always fantastic, as the solar strustures can evolve on some minuts. One on the best surprise is also the quality of the images: very fine details can be observed with this modest instrument. We hadn't hope so much and encourage you to do the same adventure! The 1st of January 1999, we obtained our first photograph (see above) Opposite, a photo (31th January 1999) on TP2415 film Opposite the same photo showing the entire Sun.

Voir aussi les pages d'observations des protubérances solaires: photos fixes et animations; en effet, nous avons tenté avec succés l'observation avec une webcam: moyen simple efficace et sûr qui donne en plus de superbes films "en accéléré" des mouvements des protubérances!

See also the pages concerning the photos and animations of solar corona taken with the coronagraph; We use with success a webcam to make the observations: it's a simple, efficient and save way to take shots and also realise beautiful films showing the prominences moving!