목표
(1) 항성 스펙트럼을 얻을 수 있어야 한다. 교육용 수준의 자료를 얻자.
(2) 값싼 부품과 쉬운 기술만 사용하여 진입 장벽을 낮추자.
부품
투과형 회절 필름. PET 소재.
카메라와 망원경. T링 등 몇 가지 연결용 부품
설계
망원경에 바로 연결하는 직초점 방식.
0차상(별상)과 1차상(분산)이 함께 찍히므로 교육 자료로 활용하기 편하다.
2025-09-26
제작
회절 격자 1000라인짜리를 하나 갖고 있어서 세팅하고 촬영해보았다.
회절 격자는 C-T2 연결용 판에 양면 테이프로 고정했고, 그것을 T링 내부에 넣어 고정했다.
분산되는 방향을 조절하려면 T링의 세트스크류를 풀어서 회전시키면 된다.
아래는 알비레오.
 |
GSO 8" RC + Fuji XT1
Diffraction Grating 1000 line/mm |
아래는 베가를 촬영한 것. 초점을 달리하며 여러 번 찍어보았다.
결과
(1) 회절 격자의 분산이 너무 커서 별상과 스펙트럼 사이의 거리가 멀고, 스펙트럼도 길~다.
(2) 0차 분산(별상)과 1차 분산(스펙트럼)의 초점 위치가 너무 다르다. 0차 분산에 초점을 맞추면 1차 분산이 엉망이고, 반대도 마찬가지.
(3) 스펙트럼 내에서도 파장에 따라 초점이 크게 다르다. 특정 파장에 초점을 맞추면 다른 파장에서는 초점이 맞지 않는다.
분석
회절 공식에 넣어 계산해보면... 파장에 따라 초점 위치가 다르다.
이 문제를 해결하려면 분산을 줄이거나 회절격자를 기울여야 한다.
다음 테스트 방향
(1) 격자상수가 낮은 회절격자를 이용해보자.
(2) 회절 필름과 센서 사이의 거리를 변화시켜 비교해보자.
2025-10-09
회절격자 100 라인/mm로 교체하고 테스트.
아래와 같이 회전장치(CAA)를 이용해 회절 격자를 쉽게 회전할 수 있도록 바꾸었다.
회절격자와 센서 사이의 거리를 늘이기 위해 적절한 길이의 M42 튜브를 추가했다. 튜브를 없애면 거리가 33 mm, 삽입하면 63 mm가 된다.
날이 흐려서 멀리에 있는 타워크레인 불빛 관찰.
 |
위 : 회절격자 100라인/mm 센서와의 거리 33mm
아래 : 회절격자 100라인/mm 센서와의 거리 63mm
AT65Q + Fuji XT-1
cropped |
결과
(1) 0차, 1차, 2차 분산이 다 들어온다. 초점도 전반적으로 잘 맞는다.
(2) 센서와 회절 격자를 길게 하면 분산이 확대된다. 공간 배율은 변하지 않는다. 별상 크기와 센서의 픽셀 크기를 고려하여 적절히 확대율을 정하면 되겠다.
번외 -1
건물 뒤로 태양이 가려지면서 폭이 좁은 광원이 되니 흡수선이 좀 보인다. 대기 흡수선 A선, B선이다.
번외-2
추적 장치가 없을 때에는 별이 흐르는 방향(RA-; 서쪽 방향)이 스펙트럼이 펼쳐지는 방향(파장 방향)과 수직이 되도록 분광기를 돌리고 고정 촬영하면 된다.
아래 사진에서 가로 방향이 분산 방향, 세로 방향이 별이 흐른 방향이다.
문제점
별빛에 청록색이 없다. 다른 연속 스펙트럼 광원을 찍어봐도 마찬가지.
흑백 카메라로 해도 마찬가지...
회절격자가 이상하게 만들어진 것으로 확인.
다음 테스트 방향
격자상수 300 라인/mm로 변경해보자.
2025-11-17
분산을 좀더 높이기 위해 300라인으로 교체했다. 청록색이 잘 살아났다.
회절격자와 센서 사이는 적절히 조정했다.
 |
AT65Q(FL=423, D=65) + Fuji XT-1 Diffraction Grating 300 lines/mm ISO 2000, exp 30" |
 |
Vega 위 ISO 2500, 1sec 아래 ISO 640, 1sec |
결과(1) 밝은 별은 노출 시간이 길지 않아도 된다. 스펙트럼이 포화되지 않을 정도로 짧은 노출을 주고 여러장 찍어서 신호/잡음 비를 높여야 한다.
(2) 컬러 센서는 스펙트럼 영상을 해석하기에 부적절하다.
2025-11-23
이번에는 흑백 카메라로 촬영했다.
 |
Vega - slitless spectrum liveview AT65Q + IMX178 camera |
아래는 순서대로 Sirius, Betelgeus, Aldebaran.
1초씩 20장 내외를 촬영했다.
스펙트럼이 잘 보이지 않으므로 상하 방향으로 이미지를 늘여보았다.
결과(1) 흑백 카메라로 전 파장에서 고르게 잘 나온다. 컬러 센서 fiter bayer로 인한 특별한 인조물(artifact)도 없다.
(2) 긴 파장 쪽 흡수선이 선명하지 않다.
이번에는 회절 격자를 기울여서 설치해보았다.
큰 와셔(아래 사진에서 구리색)에 회절 필름을 붙이고 경사를 주어 글루건으로 고정했다. 경사는 8도로 했다. 회절 격자를 경사면에 붙일 때는 반드시 분산 방향과 경사 방향이 같도록 해야 한다. (아래 사진에서 와셔에 표시된 검은 선)
회절격자는 PET 소재로 어느 정도 두께를 가진 것이 좋다. 부착할 때 구불구불 울지 않기 때문이다. 유리가 더 좋지만 원하는 모양과 크기로 가공하기 어렵다.
연결 부품들과 카메라
회전장치 내부에 위 사진과 같은 회절 격자 마운트를 끼우고 전방부 노즈피스를 끼워넣으면서 고정한다. 전방 노즈피스와 회절격자는 함께 움직인다. 회전장치를 풀면 뒤쪽에 연결되는 카메라를 따로 회전시킬 수 있다.
스펙트럼이 펼쳐지는 방향이 화면의 가로 방향으로 정확히 일치해야하는데 이것을 위해서 부드럽게 회전하는 장치가 필요하다.
조립된 상태
별들 사이로 스펙트럼이 펼쳐지는 방향을 바꿀 때, 적위(N-S)방향으로 흐르게 하고 싶을 때는 아래와 같은 분광기-카메라 연결 모듈 전체를 회전시키면 된다. 이때는 사진 속의 CAA를 돌리는 게 아님.
촬영 결과
 |
FS60CB + 300 Grating + IMX178 camera 1sec_21sub for each star |
확대. 세로 방향 과장.
아래는 회절 격자를 기울이지 않은 것(11월 23일분 촬영)과 기울인 것(11월 28일 촬영)을 비교한 것이다.
 |
Betelgeus spectrum
|
 |
Betelgeus spectrum Grating tilt 8 degrees |
회절격자를 기울인 것이 확실히 효과가 크다.이 정도면 저비용 분광기로 아주 훌륭하다고 자평해본다.
번외
추정 장치가 없을 경우 스펙트럼 분산 방향과 수직으로 별이 흐르게 하면 된다. 즉, 분산 방향이 남북 방향이 되도록 분광기 및 카메라 뭉치를 함께 회전시켜야 한다.
시각적으로 넓은 띠 모양으로 나오니 선의 위치를 동정하기 편리하다.
단, 배경 별이 겹쳐질 가능성이 있기는 하다.
horizontal box profile로 차트를 얻을 수 있다.
