Le Sol'Ex

C'est en fouillant sur le web à la recherche d'application logicielle pour la spectroscopie amateure que je suis tombé sur la page web de Sol'Ex en avril 2021. Le Sol'Ex est une idée de Christian Buil, un astronome professionnel du sud de la France qui a développé de nombreuses applications pour l'astronomie amateure. L'instrument a été développé en collaboration avec l'entreprise Shelyak pour les composantes optiques et avec Valérie Desnoux pour le volet d'application logicielle.
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Le Sol'Ex (Explorateur Solaire) est un spectrographe à fente permettant d'observer le Soleil (donc un spectrohéliographe). Le corps de l'instrument est produit par impression 3D ce qui rend l'instrument à la portée de l'amateur curieux.
Je suis très reconnaissant à Jean-François Lemire et à Jean-François Larouche pour leur aide précieuse pour l'impression 3D. Doté d'une fente de 10 nanomètres (0,01 mm), d'un réseau à 2 400 traits/mm et d'éléments optiques de haute qualité, le Sol'Ex est un instrument de précision qu'il faut manipuler avec délicatesse.
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Cette page est dédiée à mon aventure avec le Sol'Ex. Mes images de 2021 sont ici.

Sol'ex

SolEx-1
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La page web de Sol'Ex ou vous trouverez toute l'information sur la fabrication et l'utilisation du Sol'Ex.

Quincaillerie  Fente  Réseau  Montage 3D
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Avril 2021 : Je découvre le Sol'Ex
23 avril : Commande des éléments optiques chez Shelyak
14 mai : Réception des éléments optiques
16 mai : Réception des éléments imprimés en 3D
Fin mai : Réception de la quincaillerie (inserts, boulons métriques, etc.)
31 mai : Montage du Sol'Ex et première image d'un spectre du ciel
Juin : C'est les vacances et plusieurs essais pas très encourageants
19 juillet : Le moment ''AH AH !'' alors que je découvre une pièce que j'avais mal assemblée :-(
28 juillet : Premier balayage du Soleil réussi en H-alpha
31 juillet  : Première image dans la raie Ca-K
25 août  : Première image du décalage Doppler (H-alpha)
4 septembre : Première image dans la raie de l'Hélium
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Toute la structure du Sol'Ex est fabriqué par impression 3D. Tous les fichiers sont fournis !
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Le réseau est un élément très fragile. Il est formé d'une pièce de verre sur laquelle sont gravés 2 400 traits par mm ! (par comparaison, un DVD comporte 1 351 traits par mm). La fente, qui a une largeur de 10 nanomètres (0,01 mm), ne laisse passer qu'une infime partie de la lumière solaire.

Lunette

Filtre
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Voici le Sol'Ex installé sur ma lunette SW 80ED. La mise au point de la lunette doit être faite au niveau de la fente du Sol'Ex. Il faut bien sûr, diminuer l'intensité de la lumière solaire. Plusieurs options sont possibles pour utiliser le Sol'Ex de façon sécuritaire (voir le site web de Sol'Ex). La configuration que je préfère consiste en un filtre HOYA ProND8 sur le devant de la lunette.  J'utilise aussi un filtre "UV/IR cut" à l'entrée du Sol'Ex. Notez aussi que je fais la mise au point de la caméra ZWO ASI290MM mini à l'aide d'un ZWO helical focuser. Ce bidule est pratiquement essentiel à l'utilisation du Sol'Ex car la plage de mise au point est de l'ordre de la fraction de mm !

Spectre
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Qu'est-ce qu'on peut voir avec le Sol'Ex ? Visuellement pas grand chose. Le Sol'Ex est conçu pour être utilisé avec une caméra monochrome du type SWO ASI290MM mini (voir le site web du Sol'Ex pour plus de détails à cet effet). Les bandes de couleurs que l'on voit ici ne sont que pour faciliter la compréhension, le Sol'Ex ne produit que des tons de gris.
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On trouve à gauche une image en tons de gris montrant le spectre du ciel avec le Sol'Ex (ce spectre est en fait très semblable avec ce qu'on peut obtenir en observant le Soleil). On a ici une décomposition de la lumière solaire du domaine visible en ses diverses composantes spectrales (la lumière ''blanche'' du Soleil est décomposée en toutes ses couleurs). Les couleurs passent du proche ultraviolet en haut à gauche au proche infrarouge en bas à droite. Remarquez que l'intensité de la lumière du Soleil n'est pas uniforme. On observe de très nombreuses raies sombres que l'on nomme raies d'absorption. Les raies d'absorption principales sont identifiées par leur nom et par leur longueur d'onde.
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Lorsque j'utilise le Sol'Ex, je n'observe qu'une petite partie du spectre à la fois. Par exemple, je vais observer la raie H-alpha à 6563 ångström (en bas à droite) en utilisant une ''fenêtre spectrale" de part et d'autre de la raie.

Raie H-a

Image H-a
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La première image ici à gauche montre le type de fenêtre spectrale que j'utilise lors d'une acquisition. L'image du bas montre le résultat d'une telle acquisition après traitement.
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En fait, le principe d'utilisation du Sol'Ex est le suivant. On centre la fenêtre d'acquisition sur la raie spectrale qui nous intéresse. On déplace ensuite l'axe d'ascension droite du télescope pour centrer la fenêtre sur une bordure du Soleil. On démarre l'acquisition avec l'application SharpCap  en format .ser  avec un taux d'acquisition le plus rapide possible (environ 60i/s) et on déplace le télescope pour balayer la surface du Soleil. Le fichier résultant est traité avec une application logicielle disponible (INTI ou ISIS ou autre - voir le site de Sol'Ex).

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Le Sol'Ex est un spectrohéliographe dont le principe de fonctionnement est très différent des autres instruments d'observation du Soleil tels que Coronado, Daystar, Baader ou autres. Grâce à sa fente très étroite que l'on déplace sur une raie d'absorption de son choix, le Sol'Ex obtient une image d'une mince tranche du Soleil. En effectuant un balayage de la surface du Soleil, l'application logicielle peut reconstituer l'image complète du Soleil dans la longueur d'onde désirée. Selon la vitesse du balayage choisie, l'acquisition  peut se faire en une vingtaine de secondes et le traitement des données prend moins de 30 secondes !

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