分光器の機器とデータ処理

分光器は、回折格子やプリズムなどの分散素子を用いて光をスペクトルに分散させ、記録されたデータは分析前に波長とフラックスの校正が必要です。

Definition

分光データ処理とは、生分光器画像を波長で校正され、可能な場合はフラックスでも校正された一次元スペクトルに変換するための一連の校正および抽出操作のことです。

Scope

このトピックでは、スリット、ファイバー、積分場構成、回折格子、プリズム、エシェル分散器を含む天文学的分光器の設計と操作、および生フレームを校正済みスペクトルに変換するデータ処理ステップ（バイアス補正、フラットフィールド補正、スペクトル抽出、アークランプによる波長校正、標準星によるフラックス校正）について扱います。スペクトル分解能と分散の概念も含まれます。

Core questions

• 回折格子、プリズム、エシェル構成はどのように光を分散させるのか、またスペクトル分解能は何によって決まるのか？
• アークランプ比較スペクトルから波長スケールはどのように確立されるのか？
• 生フレームからクリーンで校正されたスペクトルを抽出するために、どのようなデータ処理ステップが必要か？
• 標準星の観測を用いてスペクトルはどのようにフラックス校正されるのか？

Key theories

回折格子の分散

刻線またはホログラフィック回折格子は、干渉によって光を分散させます。回折格子方程式は波長と回折角および次数を関連付け、分解能は照射される溝の数によって決まります。

波長校正

既知の波長を持つアークランプからの輝線スペクトルは、ターゲットと並行して観測され、検出器の位置を波長にマッピングする分散解を提供します。

Clinical relevance

慎重な機器選定とデータ処理は、系外惑星検出のための視線速度から存在量測定に至るまで、あらゆる分光結果の精度を決定します。高分解能エシェル設計は、惑星探査に用いられるメートル/秒の精度を可能にします。

History

初期の客観プリズムサーベイは、大型望遠鏡のスリット分光器に取って代わられました。CCD時代には、エシェル回折格子、多天体ファイバーシステム、積分場ユニットが、分解能と多重観測能力を段階的に拡大しました。

Seminal works

• schroeder2000
• kitchin1995
• chromey2016

Frequently asked questions

スペクトル分解能とは何ですか？

スペクトル分解能とは、分光器が近接した波長を分離する能力のことで、通常、波長と分解可能な最小波長差の比率として表されます。分解能が高いほど、より詳細な線構造が明らかになります。

なぜアークランプが使用されるのですか？

アークランプは、正確に既知の波長で鋭い輝線を発します。これらは、スペクトル中のピクセル位置を正確な波長スケールに変換するための参照点として機能します。