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 : filtre interférentiel centré
sur la raie H-Alpha (656 nm) de bande passante 10nm (100 Angströms).
Ref. Melles-Griot : 03FIR006
Voir les remarques à propos du filtre dans les conclusions.
Objectif O3: objectif issu de jumelles (diam=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
vissés au tube carré du coronographe.
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:
- Fabriquer au tour un jeton de centrage au
diamètre de la lentille et percé en son centre au diamètre
3mm.
- Fixer une planchette assez épaisse
sur le banc d'une perceuse sensitive et y faire un trou de 3mm.
- Centrer le jeton sur la lentille et commencer
à percer avec précaution, sans déboucher le trou.
- 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.
- 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®) un insert fileté en dural
pour visser le cone occulteur.
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...
Ci
-contre, 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.
Il a donc fallu trouver un moyen d'éviter cet échauffement.
L'idée
a été de réaliser une partie du support en verre.
La simulation nous l'a confirmée: tout le flux de chaleur est arrété
par le tube de verre, très bon isolant. Nous avons donc utilisé
un petit tube d'instrument de labo, et le support laiton a été
tourné au diamètre interieur et collé à la
colle néoprène.
Ci-contre la réalisation du support du cone occulteur pret
à être vissé sur la lentille O2. L'expérience
à montré qu'effectivement il n'y avait aucun échauffement
de la partie arrière du support.
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 (téléchargeable
sur http://www.tor.ru/quickfield
ou http://www.tera-analysis.com.)
et limitée à quelques centaines de noeuds, ce qui est bien
suffisant pour de petites études.
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.
Le Diaphragme:
Nous avons réutilisé le même
diaphragme (avec son support) que celui du prototype. Le doigt de manoeuvre
est prolongé par une tige qui sort du tube afin de régler
son ouverture tube fermé.
L'objectif O3 et le filtre
H-alpha:
L'objectif O3 est en fait constitué
de deux objectifs de jumelles montés face à face, 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 500 à 1000 FF). Voir les remarques à propos du filtre
sur les autres pages.
Ci-contre, une vue de l'arrière du tube, avec:
- Le support de la lentille O2 (flèche bleue)
- Le support du diaphragme (flèche rouge) avec la tige de réglage
- Le support du filtre et des objectifs O3 (flèche violette)
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 de 25mm, parfois 16mm si le ciel le permet.
En fait, à notre avis, c'est surtout la contemplation du disque
solaire entier, avec l'ensemble des protubérances tout autour qui
est la plus fascinante.
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).
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).
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.
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)
Ci-contre une photo
prise le 31 Janvier 1999 (film TP2415 développé 6 minutes
dans un révélateur doux compensateur type D-76).
Ci-contre, la même
photo avec le Soleil entier, et colorisée: un bon exemple du spectacle
offert à l'oculaire
Voir aussi les pages d'observations des protubérances solaires: photos fixes et animations
Et ne manquez pas la page de liens solaires!...
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