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La centratura delle ottiche con
un collimatore ottico
Gianpaolo Pizzetti
Unione Astrofili Bresciani Osservatorio “Serafino Zani” – Lumezzane
Premessa
Il gravoso problema del corretto allineamento delle ottiche affligge in modo più o meno pesante
tutti gli astrofili ed in particolar modo chi dispone di uno strumento di dimensioni considerevoli
come il telescopio Ritchey Chretien da 40 cm. da noi utilizzato all’Osservatorio Astronomico
Serafino Zani di Lumezzane.
Questa configurazione ottica è particolarmente sensibile e può riservare spiacevoli sorprese al
minimo accenno di disallineamento. Con il metodo classico del controllo visuale delle razze
riflesse dagli specchi, oppure della verifica della concentircità degli anelli di diffrazione di una
stella fortemente sfocata si può arrivare ad ottenere una centratura accettabile per una visione
diretta, ma non sufficiente per raggiungere i limiti del potere risolutore dello strumento.
Principio teorico del metodo dell’autocollimazione
Con un’ottica perfettamente collimata, potendo disporre di un piccolo strumento (cannocchialino)
posto esattamente sull’asse ottico e dotato di crocicchio di riferimento, potremo vedere riflesso
attraverso il secondario l’immagine del cannocchialino stesso esattamente centrata.
Per poter eseguire una tale operazione occorrono però alcune condizioni essenziali.
1) I due specchi devono essere esattamente centrati nelle rispettive celle. In particolar modo è
importante individuare il centro dello specchio principale ed assicurarsi che tutti gli accessori
(oculari, CCD, cannocchialino, ecc..) siano posizionati lungo l’asse ottico dello strumento
esattamente al centro dello stesso specchio primario
2) Per maggior facilità nella regolazione del secondario la cella che lo accoglie è stata da noi
modificata
Prima della modifica
dopo la modifica
I disegni mostrano il sistema di regolazione del secondario come era e come è oggi. In pratica
anziché utilizzare 3 viti poste a 120 gradi ora si puo’ agire su soli due viti (una sull’asse
orizzontale e una sul verticale) che lavorano sia in spinta che in trazione e che sono
controbilanciate da apposite molle di controspinta. Questa modifica è molto utile ma non è
indispensabile ai fini del metodo di collimazione descritto.
3) occorre individuare con precisione il centro dello specchio secondario
quest’ultimo una piccola incisione oppure disegnando un riferimento.
praticando su
La foto mostra il secondario con il riferimento centrale e la cella regolabile. Abbiamo anche
praticato un piccolo foro al centro dello specchio e posto un led sul retro della cella per renderlo
facilmente visibile.
4) si deve realizzare il piccolo cannocchiale disassabile da porre lungo l’asse ottico al centro del
foro dello specchio primario, dotato di un oculare con reticolo ed in grado di poter variare la messa
fuoco da 60 cm dall’infinito. Il cannocchialino deve essere dotato di un oculare con crocicchio di
riferimento e di un ulteriore riferimento sull’obiettivo per evidenziarne il cento.
Il tutto deve essere accolto in un supporto che ne permetta l’orientamento a mezzo di viti di
regolazione
progetto del cannocchialino orientabile
Particolari del cannocchialino realizzato
5) Si deve infine realizzare un piccolo accessorio che sarà utilizzato per il corretto
posizionamento del cannocchialino. Si tratta di un semplice piccolo schermo forato con un led
luminoso posto sul retro del foro. Se tale piccolo punto luminoso viene posto ad una distanza pari
al raggio di curvatura dello specchio primario la luce viene riflessa e ritorna esattamente
concentrata nello stesso punto di partenza. L’immagine qui sotto mostra lo schermino realizzato e
posto in posizione agganciato alla cupola
Procedura di allineamento
Dopo aver realizzato tutti gli accessori si può passare alla vera e propria centratura.
1) Individuazione dell’asse ottico:
Si rimuove lo specchio secondario e si colloca il cannocchialino al centro della cella che
sorregge il primario. Si posiziona la sorgente luminosa ad una distanza pari al raggio di curvatura
dello specchio primario e si muove il telescopio fino a quando la luce riflessa ritorna esattamente al
punto di partenza, in questo modo la sorgente luminosa si troverà esattamente lungo l’asse ottico.
2) Regolazione del cannocchialino.
Una volta individuato l’asse ottico dello strumento, tenendo fermo il telescopio si orienta il
cannocchialino a mezzo delle viti di regolazione in modo tale che il crocicchio di riferimento
visibile attraverso l’oculare coincida con la sorgente luminosa, l’operazione può essere fatta
velocemente ed è resa molto agevole dalla possibilità di osservare lo schermo ingrandito attraverso
il cannocchialino.
Fatto ciò anche il cannocchialino dovrà essere allineato lungo l’asse ottico e questa operazione
avviene a mezzo di tre viti di regolazioni poste sulla flangia che sorregge il cannocchialino e
consiste semplicemente nel far coincidere il crocicchio di riferimento visibile nell’oculare con il
punto centrale dello schermo prima usato per trovare l’asse ottico.
.
3) Regolazione del primario.
Si riposiziona lo specchio secondario, si mette a fuoco il cannocchialino per una distanza pari
alla distanza dei due specchi in modo da focalizzare il punto disegnato al centro del secondario.
Si muove la cella dello specchio primario (e quindi anche il cannocchialino solidale ad essa) fino a
quando vedremo il centro del secondario perfettamente in centro nel crocicchio.
4) Regolazione del secondario
Ora il primario è centrato e il suo asse ottico passa per il centro del secondario. Occorrerà quindi
agire solo sullo specchio secondario. Si regola la messa fuoco del cannocchialino in modo da
poter osservare l’immagine del cannocchialino riflessa dal secondario. Un riferimento ai bordi
dell’obiettivo del cannocchialino permetterà di poter apprezzare ogni piccolo spostamento dello
specchio secondario. Quando attraverso il cannocchialino possiamo vedere i riferimenti posti
sull’obbiettivo dello stesso perfettamente centrati rispetto al crocicchio dell’oculare significa che le
ottiche sono quasi perfettamente allineate.
In effetti lo spostamento dello specchio secondario avviene su
un perno posto a 2 o 3 centimetri al di sotto dalla superficie
dello specchio per cui dopo aver mosso il secondario il suo
centro non sarà più esattamente sull’asse ottico del primario,
occorre quindi ripetere le operazioni di cui al punto 3 e 4
fino ad annullare questo piccolo residuo effetto
di
“decentering”
Conclusioni
•
Il metodo descritto permette una precisione di collimazione superiore anche di 10 volte
rispetto a sistemi tradizionali.
•
Può essere eseguita in pieno giorno
•
Richiede 15 – 20 minuti di tempo una volta compreso esattamente il procedimento.
CORREZIONE DELL’ABERRAZINE SFERICA
La particolare configurazione ottica Ritchey Chretien è esente da
aberrazione sferica in condizioni ottimali, purtroppo in caso di errata
distanza tra primario e secondario subentra una aberrazione sferica che
può essere anche molto accentuata. Per correggere tale difetto abbiamo
fatto ricorso ad un metodo empirico ma efficace. Abbiamo spostato
progressivamente il secondario riportando su un grafico le misure della
FWHM. fino a minimizzare tale valore.
FWHM
(Full Width at Half Modulation ovvero ampiezza a metà modulazione)
La distribuzione dell’energia di una stella sul sensore CCD
è esprimibile con una curva gaussiana avente l’espressione
Tutte le FWHM delle stelle di una immagine sono uguali indipendentemente dall’intensità del
flusso di ciascuna stella. La FWHM dipendente infatti solo da:
MESSA A FUOCO , TURBOLENZA (SEENG) e DIFETTI OTTICI
Come mostrato dal grafico, due stelle aventi flusso molto diverso hanno la stessa FWHM
Per determinare le FWHM abbiamo utilizzato il programma Astrometrica
Per ogni piccolo
spostamento del
secondario si
sono eseguite le
misure delle
FWHM di un
certo numero di
stelle, il valore
medio così
trovato è stato
inserite in un
grafico per
meglio
evidenziare il
punto di minimo.
RAFFRONTO IMMAGINI RIPRESE PRIMA E DOPO L’ALLINEAMENTO
Immagine NGC 6946 ripresa nel 2002 con specchi fortemente disallineati
Stessa immagine ripresa in gennaio 2004 dopo l’ultimo allineamento
Ringraziamenti:
Si ringrazia il Dott. Giuseppe Crimi, ottico dell’osservatorio di Merate, che ci ha insegnato
questa tecnica e ci ha dato tutte le indicazioni pratiche e teoriche senza le quali non saremmo
stati in grado di ottenere questo risultato.
Un particolare ringraziamento va a Tarcisio Zani che ha realizzato tutti gli accessori meccanici