Oculaire frangeur N°2

 

 

Durant ces deux dernières années, et suite à la livraison du premier exemplaire d'oculaire frangeur à Antoine Labeyrie et son équipe (voir L'oculaire Frangeur n°1), je me suis retrouvé sans possibilité d'ajuster finement les chemins optiques de la poutre de Michelson que j'avait initiée en 2014. Il m'a donc fallu reproduire ce dispositif ce qui, s'intercalant avec mes autres projets techniques, m'a pris plus de temps que je ne l'avais prévu.

Cette page décrit en détail la reproduction, ainsi que l'essai de validation de l'exemplaire n°2, qui au bout de quelques dizaines d'heures d'usinage (fraisage, tournage....) à fini par donner ses premières franges en novembre 2018.

Il s'agit dans le détail du frangeur que j'ai présenté lors de la commission des étoiles doubles de la société Astronomique de France ayant eu lieu a Rodez le 29/09/2018 et dont la présentation est disponible ici

Les plans d'ensemble sont montrés en suivant, et le principe de chaque sous élément est décrit dans la page de l'exemplaire n°1 (Merci à Sandra Bosio pour l'aide à la conception !! ) :

Les plans détaillés par pièces sont disponible en m'écrivant directement à btregon at club-internet.fr L'ensemble des pièces a été réalisée avec tour et fraiseuse conventionnelle, donc un bricoleur bien équipé peut s'en tirer (j'ai appris pour l'occasion l'utilisation de la pinnule de centrage, c'est redoutable de précision :) )

Oculaire complet

Déplacement prisme wedge

Déplacement prisme à angle variable

Oculaire Anamorphoseur

L'ensemble des pièces à acheter n'est pas très coûteux pour qui a envie de se lancer..... La nomenclature complète est la suivante (total 320 euros environ) :

    Ajouter l'aluminium (ici récupéré dans des chutes diverses), quelques résistances pour le boitier de commande des moteurs,  et pas mal d'heures de travail 

première étape, la duplication des prismes souples (une trouvaille à Antoine) sur base de lame de microscope découpées en largeur de 10mm, et une colle dont je ne fait pas la pub, mais incroyable pour ses propriétés optiques :

Le procédé de dépose à la seringue est quelque peut aléatoire, il est donc intéressant d'en faire un nombre d'exemplaire suffisant pour sélectionner celui qui comportera le moins de bulles, et donc qui aura la diffusion de la lumière la plus faible. Les lames cibles sont scotchées sur un plan horizontal, avec 3 lames de microscopes comme cale d'épaisseur. Après injection et 24 heures de séchages, découpe au cutter.

Calage des lames de microscope Injection de résine transparente Découpe des prismes au cuter Sélection en fonctin de la diffusion
 

Grosse étape technique, la réalisation des systèmes de déplacement. 

Déplacement prisme Wedges Déplacement prisme souple

Reconstruction de la partie électronique. Sur une base d'Arduino Uno, j'ai simplement rajouté une carte que j'ai conçue pour faire la liaison entre l'Arduino et les moteurs. Les commandes de déplacement sont assurées par le clavier du PC (touches z et w pour les prismes wedges, et touche q et s) pour le prisme souple.  

Carte Arduino shield moteur maison Test ensemble commande moteur

Assemblage final : le boîtier orange n'est pas utile, mais je l'ai récupéré des pièces qu'Antoine et sont équipe m'ont renvoyé. Il s'agit d'un mini PC de type BananaPi, gérant les cameras de type GigaEthernet.

En l'occurrence, si j'ai un jour une camera de ce type, je m'en servirai, mais actuellement, je dispose maintenant d'une ZWO ASI224, cela se pilote directement avec le PC de pilotage des moteurs, donc le BananPi n'a aucune utilité immédiate. 

Reste le montage de l'oculaire anamorphoseur (permettant de compresser les franges verticalement, et de les dilater horizontalement, améliorant leur lisibilité).

Cet Oculaire produisant une image a l'infini, il est associé à un Achromat et une lentille de Barlow insérés dans la "bride achromat" afin de focaliser une image sur la matrice de la caméra en aval :

Oculaire Anamorphoseur

(Lentilles cylindriques croisées)

Bride Achromat (Edmund Optics) Bride Caméra

Test de validation fait le 17 Septembre 2018 (pas de photos de l'installation, qui s'est faite de nuit, mais les vidéos sont parlantes) :

Conditions de prise de vue : C8 muni d'un masque à deux trous (40mm de diamètre). Focale supérieure à 5 mètres (à recalculer grâce à l'échantillonnage). Caméra ASI224 pose 22ms gain 400 (un peu long mais suffisant pour avoir du flux.

Cible : l'étoile Aldébaran magnitude 0.9

 

 

Réglage du focus (déplacement gauche/droite) et de l'angle du prisme souple (déplacement haut/bas) pour la superposition des PSF

Vidéo taille originale disponible ici (faire bouton droit "enregistrer la cible du lien")

Recherche des franges avec les prismes wedges (le réseau de franges arrive de la droite puis ensuite de la gauche  en variant le chemin optique)

Vidéo taille originale disponible ici (faire bouton droit "enregistrer la cible du lien")

 

Une fois la stabilisation des franges, et le réglage de l'alignement du masque avec les prismes de réglage des chemins optique (prismes Wedges et prismes souples), on obtient des franges biens nettes dont ont peut a loisir moduler la position par rapport à l'enveloppe des PSF :

 
Franges réglées en perpendicularité, modulation du chemin optique

Vidéo taille originale disponible ici (faire bouton droit "enregistrer la cible du lien")

Le fonctionnement de l'oculaire frangeur n°2 est donc validé en date du 17/11/2018....

Reste l'étape cruciale de l'essai avec la Poutre de Michelson. Si cela fonctionne, on aura a disposition le premier prototype d'interféromètre amateur complet .....