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Spettro Elettromagnetico secondo una catalogazione per effetti fisici (che ha origine nella storia della loro scoperta) DenominazioneIntervallo d'energiaLunghezza.

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1 Spettro Elettromagnetico secondo una catalogazione per effetti fisici (che ha origine nella storia della loro scoperta) DenominazioneIntervallo d'energiaLunghezza d'onda (in cm.) Raggi Gamma100 KeV - 10 TeV1,2 x / 1,2 x Raggi X100 eV KeV1,2 x / 1,2 x Raggi Ultravioletti3 eV eV7,5 x / 1,2 x Radiazione Visibilecentrata sui 2 eV7,5 x / 3 x Microonde1,2 x eV3 x / 0,1 Onde Radio1,2 x ,2 x ,1 / 100

2 Telescopi 1 MeV - 10 TeV

3 LAstronomia o dell Impossibile: La superficie di raccolta si limita alla dimensioni del rivelatore Tre processi causano l'assorbimento del fotone gamma nella materia: l'effetto fotoelettrico (gamma su elettroni legati), la diffusione Compton (gamma su elettroni liberi), la produzione di coppie elettrone-positrone (gamma entro campo elettrico di un nucleo -> e+p) Scarsità di fotoni (pochi ma energetici!) -> lunghi tempi di esposizione

4 Per rivelare i raggi gamma si usano rivelatori che sono molto simili a quelli usati per misurare il flusso di particelle: di un raggio gamma si misura lenergia trasportata ma non si determina la direzione da cui il fotone gamma è arrivato! Il problema è stato risolto per la prima volta nel 1986: sopra i rivelatori si inserisce una piastra, detta maschera codificata, con una grande quantità di fori disposti in maniera oculata. Questo metodo, di fatto, sostituisce la "messa a fuoco" tradizionale. Una sorgente puntiforme produrrà una sequenza di ombre e conteggi di fotoni gamma, la sequenza di ombre prodotta da una certa regione del cielo prende il nome di shadowgramma

5 INTEGRAL: IBIS & SPI Maschera 3 cm di spessore in tungsteno: 127 elementi esagonali: 63 opachi & 64 trasparenti. 2 strati di rivelatori: Cd-Te -> bassa E CsI -> alta E

6 I gamma VHE interagiscono con i componenti atmosferici A terra si rivelano i prodotti di tali interazioni Air Cerenkov Telescope

7 Whipple Air Cerenkov Telescope Cangaroo Veritas

8 HESS : High Energy Stereoscopic System (Namibia) 4 telescopi che permettono di utilizzare la tecnica della triangolazione per ricostruire al computer immagini più dettagliate e con una maggiore risoluzione della sorgente gamma.

9 CASA CASA-MIA Particle detector Array

10 Telescopi X Le prime osservazioni del cielo in raggi X furono fatte con semplici contatori Geiger, del tipo di quelli che si usano per il controllo della radioattività. R. Giacconi e B. Rossi proposero specchi capaci di focalizzare i raggi X, basati sul principio della incidenza radente I raggi X, mentre vengono assorbiti da uno specchio posto quasi perpendicolarmente al loro cammino, possono invece essere riflessi da uno specchio molto inclinato, e quindi quasi parallelo al loro cammino PROBLEMA: rugosità superficiale MOLTO accurata! Prestazioni limite: 5 arcsec 100 eV - 1 MeV

11 Chandra X-ray Observatory CXC Schematic of Grazing Incidence, X-ray Mirrors

12 Telescopi UV-VIS-NIR nm / m / 1-10 m Telescopi storici: Hale (Monte Palomar California) 1947: 5 metri di dia N; W m s.l.m. Bolshoi Teleskop Azimutalnyi (Nizhny Arkhyz,Russia) : 6 metri di dia N; E m s.l.m. Nuove concezioni: Mosaico di specchi (vd MMT) Specchio segmentato (vd Keck I e II) Specchio a menisco (vd NTT) Telescopio di Galileo Galilei: f = 1330 mm & D = 26mm

13 Multi-Mirror Telescope Mt. Hopkins, Arizona N; W m 6 specchi da 1.8-m > 4.5 metri equivalenti nuovo primario da 6.5 metri! Keck I e II Mauna Kea, Hawaii N; W m Specchi da 10-m realizzati con 36 segmenti

14 New Technology Telescope - NNT Cerro La Silla, Cile S; W m 3.58 metri di dia. (Ritchey-Chretien) – spessore menisco 25 cm (vetro Schott Zerodur) Adattivo+attivo (75 attuatori posteriori + 24 attuatori laterali)

15 Principio funzionamento Ottica Adattiva

16

17 Ottica Adattiva: Risultati

18 Telescopio Nazionale Galileo - TNG La Palma, Isole Canarie, Spagna N; W m 3.6 metri di dia. Ottica Adattiva - …3 micron

19 Telescopi di nuova generazione OWL OverWhelmingly Large 1) Primario f/1.42, dia. 100-m, segmentato, sferico 2) Secondario, dia. 34-m,segmentato, piano. 3) Correttore ottico a 4 elementi. 4) Terziario, dia. 8.2-m, attivo, moderatamente asferico. 5) Quaternario, dia. 8.2-m, attivo, fortemente asferico. 6) Quinario, dia. 4.2-m, asferico. 7) Sesto, dia m, piano. 8) Piano focale, f.o.v. = 10 arco minuti. Diametro = 100 metri VIS & NIR

20 OWL OWL riunisce tecnologie costruttive e soluzioni già impiegate nei più moderni telescopi della classe da 8-10 metri di diametro: -ottica attiva (NTT, VLT, Subaru, Gemini), -segmentazione delle ottiche (Keck, Hobby-Eberly, GTC, SALT) e -ottiche e strutture a basso costo (Hobby-Eberly, SALT). La parte adattiva utilizzata è stata invece ampiamente implementata. OWL could start science operation as a 60-m class telescope by , with full 100-m capability by OTTICA ATTIVA The segments must be permanently re-adjusted in position, up to a few times per second to cope with e.g. mounting imperfections, flexures, thermal changes, wind buffeting. To this end, the segments are mounted onto a support system connected to three position actuators that allow re-positioning of the segment down to a few nanometre accuracy.

21 Telescopi FIR-mm m / 1-10 mm IRAM Pico Veleta, Spagna m 30 metri di dia. SEST Cerro La Silla, Cile S; W-2400 m 15 metri di dia. CSO Mauna Kea, Hawaii N; W m 10 metri di dia.

22 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Planck-Surveyor BOOMERanG 2 telescopi Gregoriani fuori asse che puntano direzioni opposte 1 telescopio Gregoriano fuori asse 1 specchio parabolico fuori asse

23 Radiotelescopi 10 mm – 30 m 100-Effelsberg Bonn – Germania - 6°53'0.3" E 50°31'30" N - 319m 100 metri di dia. Mont. Altaz Orientabile – = 3mm Arecibo Porto Rico metri di dia. Puntamento minimale pannelli

24 VLA VLTI ALMA PdBI Interferometri Radio

25 RATAN-600 Anello di 600 metri di dia. di circa 900 pannelli

26 Astronomia millimetrica: Concentratori di radiazione : Heat Traps Tecniche di modulazione del segnale Ottiche mobili Baffles & Vanes

27 Concentratori di radiazione: Coni di Winston Heat Trap = Cono + Bolometro - Definizione angolare della risposta del rivelatore - Riduzione background incidente (bassa emissività) Applicazioni: -Rivelatori luce Cerenkov; -Heat traps; -Schermi per stray-radiation; -Concentratori solari (C= S=74.000kW/m 2 ) Analogie biologiche: -Ricettori conici occhio umano -Coni dellartropode Lymulus Poliphemus. Risposta angolare Geometria

28 Latmosfera nel FIR/mm Planck Survayor Osservazioni condizionate dalle righe di assorbimento/emissione di H 2 O,O 2 e O 3 Fluttuazioni di P,T e Fluttuazioni di P,T e RUMORE ATMO! Traub & Stier, Appl. Opt., 15, 364 (1976) MITO BOOMERanG SOFIA

29 Modulazione Spaziale: ottiche mobili Emissioni locali efficientemente rimosse. (Es. lemissione dellatmo può essere 5-6 ordini di grandezza maggiore dei targets cosmologici) Modulazione del segnale -> efficiente estrazione dal rumore tramite tecnica di demodulazione sincrona (lock-in ) PROBLEMI & SOLUZIONI adottate: SPILLOVER – sottodimensionamento della pupilla dingresso del sistema ottico GRADIENTI TERMICI STRUMENTALI – massima sovrapposizione del beam negli specchi & specchi di materiali con alta conducibilità termica MICROFONIA – annullamento della coppia nel sistema di oscillazione dello specchio mobile

30 Requisiti per la modulazione & caratteristiche Alta frequenza di modulazione 1/ BOL >mod freq> (1/f atmo ) -1 mod freq ~10 Hz Ampia separazione angolare condizione sulla ricetta ottica ~1 grado Alto dutycycle t plateau /T 80% Accorgimento meccanico: Connessioni tra posizione ferme dello specchio tramite raccordi di quartiche generate digitalmente Stabilità in ampiezza 2· profili di scansione in cielo: 3 campi, 2 campi & lineare

31 Modulazione del segnale e baffles


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