Tutorial für IRIS und VSPEC

[Urs Flükiger]

Liebe Spektroskopier und Interessierte

Schön, dass es nun auch ein "Eidgenössisches Forum" für die Spektroskopie gibt.

Zu meinem "Einstand" stelle ich mein Tutorial für das Bearbeiten von Spektralaufnahmen mit den Freewareprogrammen IRIS und VSPEC zur Verfügung. Ich habe parallel zu Hugos Workshop anhand des 3. Einsteigerkurses in Astrospektroskopie in Heppenheim Screenshots gemacht und diese dann in diesem Tutorial verwertet. Dank meinem Sternenfreund Richard Walker konnte ich dieses ursprünglich als Einsteigertutorial konzipierte Werk bereits um Einiges erweitern und wird noch weiter optimiert werden.

Da die Datei für das Anhängen an diesen Beitrag offensichtlich zu gross ist: Hier steht die aktuellste Version als PDF zum Downloaden bereit:

http://www.ursusmajor.ch/astrospektrosk ... index.html

Liebe Grüsse
Urs

[Jörg Schirmer]

Salü Urs,

eignen sich die beiden Programme auch für die Kalibrierung von Prismenspektren oder sind die nur für Gitterspektren entworfen?

Schöne Grüße
von
Jörg!

[Hugo Kalbermatten]

Hallo Jörg

Iris wird ja benötigt, um die Bildbearbeitung und Korrekturen (Dark, Flat, Bias) auszuführen. Dieses Programm kannst Du natürlich auch für Prismenspektren verwenden.
Vspec dient ja zur Kalibrierung und weitere Auswertungen. Da das Prisma keine lineare Dispersion liefert, würde ich eher sagen, dass dieses Programm für eine Kalibrierung nicht geeignet ist. Ich werde mich aber noch erkundigen, um 100 % sicher zu sein.

Mit freundlichem Gruss

Hugo

[Hugo Kalbermatten]

ich habe folgendes geschrieben:

Vspec dient ja zur Kalibrierung und weitere Auswertungen. Da das Prisma keine lineare Dispersion liefert, würde ich eher sagen, dass dieses Programm für eine Kalibrierung nicht geeignet ist. Ich werde mich aber noch erkundigen, um 100 % sicher zu sein.

Hallo zusammen

Nach Rücksprache mit Valerie Desnoux, welche VSpec geschrieben hat, kann man auch Spektren, welche mit einem Prisma aufgenommen wurden, mit VSpec kalibrieren. Man benötigt aber dazu minimum 3 Neonlinien zum kalibrieren.

Mit freundlichen Grüssen

Hugo

[Jörg Schirmer]

Salü Spekkies,

das erinnert mich doch sehr an die anderen mir bekannten Programme, bei denen man auch mindestens drei Stützstellen braucht.
Die Gewinnung von z. B. Neonlinien mit einem Objektivprisma ist allerdings etwas aufwändig. Eine mir bekannte Möglichkeit besteht darin, eine Neon-Glimmlampe in einem kleinen Kästchen leuchten zu lassen. Das Kästchen hat auf der einen Seite eine nadelfeine Öffnung, die auf eine silbrige Weihnachtsbaumkugel (oder Bauerngartenkugel) ausgerichtet ist. Die nahezu punktförmige Reflexion des Neonlichtes kann dann mit dem O-Prisma aufgenommen werden. Wenn ich mich recht erinnere, muss die Kugel aber mindestens 20 Meter vom Objektiv entfernt sein.
Ich könnte mir aber auch Spektren von Standardsternen (gibt es die in der Spektroskopie überhaupt?) aufnehmen und mein Spektrum damit vergleichen. Das würde im Prinzip dem Verfahren ähneln, wie ich es bereits mit meiner Excel-Tabelle durchführe. Hierbei erhalte ich im Grunde auch Stützstellen, die ich dann z. B. in VSpec verwenden könnte.

Schöne Grüße
von
Jörg!

[Ernst Pollmann]

Hallo Jörg,
für den Fall, dass du Spaß daran hättest mit EXCEL zu arbeiten, würde ich dir die Anwendung der "Hartmannschen Dispersionsgleichung" empfehlen. Diese ist seinerzeit eigens für Prismenspektren von Hartmann 1917 entwickelt worden (Zeitschrift für Instrumentenkunde 37, 1917, S. 166).
Die Anwendung von Polynomen (VSpec) ist nur begrenzt tauglich, weil Polynome "ausserhalb der Stützstellen recht seltsame Wege gehen".
Ich hänge die Beschreibung der Anwendung hier in Form einer Word-Datei einmal (war vor Jahren Bestandteil einer Examensarbeit von Ina Hohn, Neus).

Beste Grüße,
Ernst

[Hugo Kalbermatten]

Jörg Schirmer hat folgendes geschrieben:

Ich könnte mir aber auch Spektren von Standardsternen (gibt es die in der Spektroskopie überhaupt?) aufnehmen und mein Spektrum damit vergleichen. Das würde im Prinzip dem Verfahren ähneln, wie ich es bereits mit meiner Excel-Tabelle durchführe. Hierbei erhalte ich im Grunde auch Stützstellen, die ich dann z. B. in VSpec verwenden könnte.

Hallo Jörg

Beim Aufnehmen von verschiedenen Spektren mit dem Dados ist mir das Missgeschick passiert, dass ich zwischen dem Aufnehmen der Sternspektren und dem Neonspektrum wahrscheinlich die Gitterstellung verändert habe(den Dados muss man zum Aufnehmen der Neonspektren vom Teleskop demontieren und die Neonlampe muss aufmontiert werden). Darauf hatten meine Neonlinien einen Versatz. Also habe ich anhand eines G2 Sternes meine Neonlinien neu kalibiriert. Anschliessend habe ich mit den neuen Wellenlängen der Neonlinien alle übrigen Spektren kalibriert. Bei einem G2 Stern weisst Du ja wo die Wasserstofflinien sind.

Mit freundlichen Grüssen

Hugo

[Sander Slijkhuis]

Hallo Joerg,

Ich könnte mir aber auch Spektren von Standardsternen (gibt es die in der Spektroskopie überhaupt?) aufnehmen und mein Spektrum damit vergleichen.

Das kann sicherlich genaue Ergebnisse liefern. Bei unsere professionelle Geraete fuer den Erdbeobachtung ist es auch so, das zwar mit der Lampe kalibriert wird, aber der letzte Feinschliff wird dann doch an hand eines Sonnenspektrums (was sehr gut bekannt ist) gemacht.
Standardstern kann daher sogar genauer sein als Lampe.

In der Astronomie kommt natuerlich komplizierent dazu, das jede Stern seine Eigenbewegung durch die Galaxie hat. Die resultierende Dopplerverschiebung musste man korrigieren, bevor man ein Stern als Referenz nehmen kann (aber fuer niedrigen Aufloesung wird dies i.d.R. zu vernachlaessigen sein).
Mir ist nicht bekannt, das es Spektrosopische Standardsterne gibt.

Du kannst aber erst mal irgendein Referenzstern benutzen und seine eigene Dopplerverschiebung vernachlaessigen.
Wenn Du eine helle Stern benutzt, ist die Eigenbewegung bestimmt schon bekannt, und Du koenntest das immer nachtraeglich korrigieren (nur notieren welche Stern als Referenz benutzt wurde...) wenn Du wolltest.

Die "Hartmannschen Dispersionsgleichung" kommt aus der Zeit das es nur menschliche Rechner gab, und die
Photographischen Platten nicht im roten Bereich empfindlich waren.
Etwas aufwendiger, aber genauer, waere es ein Polynom in 1/lambda an zu fitten. Wie Ernst schon sagte: das bei Gitterspektrographen benutzte Polynom in lambda wird nicht so gut funktionieren, nicht ueber ein grosser Wellenlaengebereich jedenfalls.

Gruesse, Sander

[Jörg Schirmer]

Hallo zusammen,

bisher habe ich mit dem OPA-Skript für Prismenspektren von Günter Gebhard unter MIDAS gearbeitet. Dort braucht es bei der Kalibrierung natürlich auch die Eingabe von Stützstellen. Sind im roten Bereich kaum Linien, wird es schon kritisch. Deshalb hatte ich mir eine Exceltabelle entwickelt, welche die unterschiedliche Dispersion des Prismas und die entsprechenden Wellenlängen zusammenführt. Zu finden auf http://www.zapp.ch/astro/spektro.htm .
Da meine CCD-Kamera die Fotos in einem kameraeigenen Format unter DOS aufnimmt, musste ich demnach verschiedene Betriebssysteme nutzen, um zu einem Ergebnis zu kommen.
In diesem Jahr steht aber die Anschaffung einer neuen CCD-Kamera auf dem Programm. In diesem Zusammenhang mache ich mir große Hoffnung, dass Sander seine im Begrüßungs-Thread erwähnte Programminitiative zum Erfolg führt, und damit nur noch ein Betriebssystem von der Aufnahme bis zum ausgewerteten Spektrum zuständig ist. Ich melde mich schon mal als Beta-Tester, da ich ebenfalls die Spektroskopie mit der Veränderlichenbeobachtung kombinieren möchte.

Schöne Grüße
von
Jörg!

[Sander Slijkhuis]

Hallo zusammen,

ja, Joerg, das mit den unterschiedlichen Betriebssysteme ist ein andauernde Aerger.

Vielleicht sollte ich mal ein wenig erzaehlen was das mit meinem Software auf sich hat.

Ich selbst mache meine ganze Entwicklung auf LINUX. Weil ich da alles schneller und
besser kann, und auch weil es nur da pyRAF gibt (ein Ableger von IRAF, mit dem man IRAF funktionalitaet in seinem eigene Programme integrieren kann. Theoretisch.)
Ich habe mich auch MIDAS und pyMIDAS angeguckt, aber fand das zu kompliziert.
Die Idee pyRAF zu nutzen kam daher, dass ich moeglichst wenigst das Rad neu erfinden moechte.

Allerdings moechte ich auch etwas haben womit ich sofort auf Windows mal ein Qualitaets-check von meinem
Spektren machen koennte - vor allem die genaue Fokussierung von meinen spaltlosen Spektren moechte
ich gleich nach Aufnahme bestimmen koennen (damit fing das ganze Projekt eigentlich an, aber wie so oft ist
es etwas aus dem Ruder gelaufen...).
Bei der Sofware-Entwicklung hinke ich noch auf 2 Gedanken: einerseits moechte ich eine vollautomatisches System haben was schnell ein Ergebnis zeigt, was dann nicht so optimal sein wird als wenn man alles von Hand machen wurde. Andererseits moechte ich Dinge auch "besser" machen koennen als in z.B. MIDAS indem ich
bei der Analyse volle flexibilitaet habe. Leider bedeutet das dann doch wieder das man das Rad neu erfindet.

Rationell gesehen sollte ich eigentlich die Entwicklung von ein "Quick-look" tool prioritaet geben. Aber das "besser machen" macht halt mehr Spass!
Lange Rede, kurze Sinn: das alles ist noch nicht so ausgereift das ich es anderen antun wurde momentan schon
einzusteigen. Von ein "point and click" System ist es noch weit entfernt. Es ist eher eine Baustelle mit viele halbangefertigte Teile.

Andererzeits wurde ich mich freuen, wenn ich nicht nur fuer mich programmiere, aber anderen auch etwas davon haben. Ich fange nun mal an ein wenig zu brainstormen:
-------- Beginn brainstorm -------------------
Vielleicht waere es auch gar nicht noetig alles in einem System zu integrieren. Wenn jemand nur eine Funktion braucht, koennte ich die auch als stand-alone entwicklen. Beispiel: jemand (lassen wir ihn Joerg nennen ) braucht etwas, z.B. einen Funktion um von ein 1-D Spektrum eine Dispersionskurve zu erstellen.

Einfachster Fall: Program bekommt als input eine Liste mit exacte CCD-pixel nummern von Linien, eine Liste mit
dazugehoerige Wellenlaengen, und muss da ein Polynom in 1/lambda anfitten. Output ist eine Liste mit wahlweise die Polynomkoeffizienten, oder fuer jedes CCD pixel die dazugehoerige Wellenlaenge.
Das ist wirklich einfach.
(Habe ich noch nicht, aber wurde ich letzendlich auch fuer mein System brauchen, und deshalb kann ich das
ohne weiteres machen, nur heute nicht mehr ).

Etwas kompliziertere Fall: Program bekommt als input ein FITS file mit 1-D spektrum, eine Liste mit ungefaehre
CCD-pixel nummern von Linien, eine Liste mit dazugehoerige Wellenlaengen, und muss selbst die genaue Linienposition bestimmen (besser als 1/10 pixel) bevor es das Polynom in 1/lambda anfittet.
So etwas schwebt mir schon laenger vor.

Noch komplizierter: Programm bekommt ein Verzeichnis mit FITS files von den CCD Aufnahmen, ein Verzeichnis mit Dunkelmessungen, Flatfield usw, eine grobe Angabe von der Spektrale Ausschnitt, und macht alles selber. Genau, da will ich hin, aber nimmt's mir micht uebel dass das noch etwas dauern wird .

Man kann aber mal einfach anfangen.
Voraussetzung waere natuerlich das der Joerg in dieser Geschichte Python installiert hat, mit den noetigen zusatzmodulen. Ich kann da gerne helfen, aber das macht meistens nur Sinn, wenn man sich zusammen setzt.
Es sei denn, der Joerg kennt sich mit software-installation aus.
---- Ende brainstorm -----
Wie ich schon erwaehnt habe, ich habe angefangen mit einem System fuer spaltlose Spektren, auch mit mehrere Sterne auf einem CCD-Aufnahme. Das ist schon wesentlich komplizierter als ein Spaltspektrographen mit nur einem Spektrum. Ich koennte natuerlich vorerst die Ambitionen etwas niedriger setzten und mal einfacher anfangen. Wenn es da bestimmte Wuensche gibt.
Ich sollte vielleicht noch sagen dass ich vorhabe die meiste Eingaben ueber ein Konfigurationsfile zu steuern.
Ich hasse es naemlich, immer wieder auf die gleiche Stelle in einem Bild zu clicken, oder immer wieder die gleiche Kommandos ein zu geben.

Hmm, wahrscheinlich macht OPA mit MIDAS schon 90% von das, was ich moechte. Aber die letzte 10%..
Ich weiss schon, das es mehrere von diese Projekte gibt. z.B. das Franzosische SpcAudace. Ist dann aber wieder nur LINUX, und was ich gesehen hab von Kamerasteuerung unter LINUX hab ich nicht verstanden.

Der grosse Vorteil von Python ist halt, das man das Program an jeder Stelle anhalten kann, und da von
Hand weiter machen kann. Man braucht nicht jede Eintscheidung vor zu Programmieren. Ist aber nur dann hilfreich, wenn man sich mit Python und mir dem Programm auskennt.
Was mich an Programme wie MIDAS aergert, ist das man zwar auf einem Knopf drucken kann, und dann tut es etwas, aber man kann nirgenwo die Daten selber "anfassen". Nicht das ich wusste.

Nun, das ist doch wieder eine ganze Geschichte geworden. Ich hoffe, ich habe Joergs "grosse Hoffnung" auf meinem Program etwas abgefedert, aber nicht ganz zerschmettert...
Wurde mich ueber jegliche feedback freuen.
Uebrigens habe ich vor im August an der workshop in OHP Teil zu nehmen. Ich koennte da etwas zeigen.
Vielleicht ergeben sich auch noch andere Treffen.

Gruesse, Sander

[Hugo Kalbermatten]

Sander hat folgendes geschrieben:

Uebrigens habe ich vor im August an der workshop in OHP Teil zu nehmen. Ich koennte da etwas zeigen.
Vielleicht ergeben sich auch noch andere Treffen.

Hallo Sander

Ich freue mich schon Dich am OHP zu treffen.

Gruss

Hugo

[Jörg Schirmer]

Hallo zusammen,

ich habe heute versucht, mittels des VSPEC-Tutorials von Urs im Sonnenspektrum den Bereich um die Na-Linien mit Hilfe der entsprechenden Neon-Linien zu kalibrieren. Dankenswerterweise hat Urs ja am Ende seiner Ausführungen ein Neonspektrum mit einigen Wellenlängenwerten abgebildet. Wie es so ist, gerade beim Einsatz des 2400-Linien-Gitters fehlt die Wellenlänge der zweiten Linie. Die nächste bezifferte Linie ist schon ausserhalb meines Spektrums.
Kommt die Frage auf: Wo bekomme ich ein fotografisches Neonspektrum, bei dem alle Linien mit Wellenlängenangaben versehen sind?

Gruss
Jörg!

[TorstenHansen]

Hallo Jörg,,

...
Kommt die Frage auf: Wo bekomme ich ein fotografisches Neonspektrum, bei dem alle Linien mit Wellenlängenangaben versehen sind?
...

Ich weiß nicht, ob Dir das weiterhilft, aber eine Liste von Gasentladungsspektren mit Bild und Textdatei gibt es hier:
http://astro.u-strasbg.fr/~koppen/discharge/index.html

Wozu benötigst Du so ein Spekrum. In vspec ist doch jede Neonlinie in der Elementeliste vermerkt.

Mich würde Dein Kalibrierergebnis sehr interessieren, da ich bei mir eine Verschiebung von ca. +0.7 Angström festgestellt habe (die nach einem Hinweis von Lothar Schanne auf eine ungenaue Position der Neonlampe über dem Spalt zurückzuführen sein könnte).


Viele Grüße
Torsten

[Jörg Schirmer]

Hallo zusammen,

und vielen Dank für die hervorragenden URL, die ja sehr hohe Auflösungen liefern können. Wie so oft, hätte ich vor der Frage gründlicher nachsehen sollen, dann hätte ich zumindest das Angebot in VSpec gefunden.
Zur Zeit habe ich fast keine Zeit für Astro, denke aber,dass es ab Mitte der nächsten Woche besser wird und ich dann ein kalibriertes Spektrum vorlegen kann.

Schöne Grüsse
Jörg!

[Jörg Schirmer]

Hallo zusammen!

Ich habe eben in VSpec gesucht, aber keinen Hinweis darauf gefunden, in welcher Grösseneinheit die y-Achse in den spc-Dateien dargestellt ist. Wer weiss Rat?

Gruss,
Jörg!

[Urs Flükiger]

Guten Abend Jörg

Meines Wissens zeigt die Y- Achse bei VSPEC keine Einheitswerte an sondern "nur" die relative Intensität der "Belichtung" der einzelnen Pixel, die in der X-Achse wieder gegeben werden.

Lieber Gruss
Urs

[Jörg Schirmer]

Hallo Urs,

ich habe eben mal in einer Pixelspalte im Bereich des Spektralbandes die ADU händisch addiert und mit VSpec verglichen. Ich komme auf 9171 ADU und Vspec auf 7589 ADU. Unter Berücksichtigung, dass Vspec und ich in der Anzahl der verwendeten Zeilen wohl differieren können (ich sondere jetzt einfach mal die ganz Schwachen oberhalb und unterhalb aus), so könnte die y-Achse in Vspec auch als in ADU geeicht angesehen werden. Mal so als Vorschlag.

Gruss,
Jörg!

[Urs Flükiger]

Hallo Jörg

Danke für Deinen Input. Vielleicht weiss jemand aus dem Forum (noch) mehr?

Gruss
Urs

[Jörg Schirmer]

Hallo zusammen,
ich will dieses Thema eben mal kurz mit der nachfolgenden Frage beleben. Wie bringe ich IRIS dazu, die am USB-Port angeschlossene ALccd 5L-II (QHY 5-II) auch zu erkennen, damit ich auf den Spalt nachführen kann?
Dazu konnte ich in der Anleitung keinen Hinweis finden. War bei der angesprochenen Thematik auch nicht zu erwarten.

Schöne Grüße,
Jörg!