MuSICa para el Telescopio Solar Europeo: el primer image slicer aplicado a Física Solar Ariadna Calcines, Roberto L. López, Manuel Collados.
ÍNDICE 1. Espectroscopía de Campo Integral para Física Solar 2. Introducción al concepto de image slicer 3. MuSICa para el Telescopio Solar Europeo 4. Aplicación a otros instrumentos y telescopios 5. Conclusiones y próximos objetivos
1. Espectroscopía de campo integral Para obtener el espectro de un campo de visión 2-D utilizando un espectrógrafo de rendija larga hay que desplazar la imagen perpendicular a la rendija. Cada parte del campo 2-D se mide bajo condiciones atmosféricas diferentes. Aplicando espectroscopía de campo integral se obtiene el espectro de todos los puntos del campo 2-D simultáneamente. Los fenómenos en el Sol son dinámicos. La posición relativa de las estructuras cambian pudiendo salir fuera del campo de la rendija estrecha (t~5 seg en fotosfera y t<1 seg en cromosfera).
1. Espectroscopía de campo integral Tipos de unidad de campo integral (IFU):
2. Concepto de image slicer slicer mirror array generated output slit
2. Concepto de image slicer MuSICa (Multi-Slit Image slicer based on collimator-camera)
3. MuSICa para EST MuSICa se ha diseñado para el espectrógrafo de campo integral del Telescopio Solar Europeo (4 metros). I.P.: Dr. Manuel Collados VIS-I IR-II IR-I VIS-II Espectrógrafos
3. MuSICa para EST 4 espectrógrafos 1:1 F/40 conceptualmente idénticos que operan simultáneamente para cubrir un rango espectral comprendido entre 3900-23000 Å con alta eficiencia: VIS-I (3900-5600 Å), VIS-II (5600-11000 Å), IR-I (7000-16000 Å), IR-II (10000-23000 Å). 8 rendijas de entrada de 0.05 x 200 segundos de arco cuadrados (FoV 2-D = 80 segundos de arco cuadrados). Alta resolución espectral (R~300.000) y espacial (0.1 segundos de arco en 2 píxeles). Observación simultánea de 8 λ s (5 de visible y 3 de NIR). Un detector 4k x 4k por λ. 8 rendijas de entrada Predispersor Espectrógrafo Detector Sistema de reimaginación
3. MuSICa para EST Reorganiza un campo 2-D de 80 segundos de arco cuadrados en 8 rendijas de 0.05 segundos de arco de ancho por 200 segundos de arco de largo. F/50 de entrada, F/40 de salida. Divide la imagen en plano focal del telescopio en rebanadas de 0.05 segundos de arco utilizando espejos de 50 μm. Sistema telecéntrico. Cada array tiene 16 espejos: Slicer mirrors: planos Colimadores: esféricos, focal = 220 mm Cámaras: esféricos, focal = 176 mm, aumento: Γ = 0.8. Rendija de salida: 0.04 mm de ancho x 160 mm de alto en F/40.
3. MuSICa para EST Materiales: - sustrato de zerodur (coeficiente de expansión térmica ~ cero) - recubrimiento de Plata Protegida (alta reflectividad en el rango espectral considerado).
3. MuSICa para EST Calidad óptica limitada por difracción.
3. MuSICa para EST MuSICa es compatible con los 2 modos de observación del espectrógrafo: - Modo espectroscópico: FoV= 80 segundos de arco cuadrados 8 rendijas de 0.05 x 200 segundos de arco cuadrados. - Modo espectro-polarimétrico: FoV= 40 segundos de arco cuadrados 8 rendijas de 0.05 x 100 segundos de arco cuadrados.
3. MuSICa para EST Multi-rendija: Macro-slicer + 8 image slicers. El macro-slicer divide el campo en 8 y cada image slicer genera una rendija. Macro-slicer: - Un array formado por 8 espejos planos con diferentes orientaciones. - FoV = 6.32 x 12.66 segundos de arco cuadrados (6.128 mm x 12.275 mm). Combinación macro-slicer y slicer mirrors minimiza el número de superficies para satisfacer la capacidad multi-rendija (3).
4. Aplicación a otros instrumentos Ventajas de un sistema como MuSICa: - Minimiza el número de superficies para multi-rendija. - Su simetría facilita el alineado del sistema, su fabricación y reduce los costes. Aplicación a otros instrumentos: - MuSICa puede adaptarse a otros instrumentos solares o nocturnos. - Prototipo para GRIS, el espectrógrafo del telescopio solar GREGOR. - Diseño preliminar para el espectropolarímetro de SUVIT, para la misión Solar-C. GREGOR SUVIT
5. Conclusiones y próximos objetivos CONCLUSIONES MuSICa es el primer image slicer aplicado a Física Solar. Puede ser aplicado a otros instrumentos solares y nocturnos. Es un sistema telecéntrico con calidad óptica al límite de difracción. Minimiza el número de superficies para reorganizar un campo 2-D en 8 rendijas. Es compatible con dos modos de observación. Facilita el alineado, fabricación y reduce los costes. PRÓXIMOS OBJETIVOS Optimizar el diseño del prototipo. Estudio de tolerancias y luz difusa. Fabricación del prototipo (Winlight Optics).
MUCHAS GRACIAS Ariadna Calcines Rosario azcr@iac.es