Le traitement en spectroscopie

Le traitement des spectres
English version

Plan de la page


Comment traiter ses spectres ?	Spectres de lampes de calibration
Tables des longueurs d'ondes d'espèces chimiques	Bases de données spectrales
Sites de lampes spectrales	Où acheter des lampes spectrales ?
Méthode rapide de traitement des spectres	Logiciels d'analyse spectrale

Comment traiter ses spectres ?

De quelles images faut-il faire l'acquisition ?
1. I : Le spectre proprement dit de l'objet étudié : plusieures images selon la luminosité de l'objet.
2. D : Les images de noir (dark) : 5 darks de même temps de pose de que les spectres.
3. F : Les images de plage de lumière uniforme (PLU, flat) : 5 flats de temps de pose adapté avec le télescope éclairé par une lampe halogène.
4. FD : Les noirs de PLU : 5 noirs de flat de même temps de pose que les flats.
5. B : Les images d'offset (BIAS) : 5 images les plus courtes possibles avec obturateur fermé.
6. C : Le spectre d'une lampe de calibration : 1 image de temps de pose adapté.
  Une lampe à l'argon ou au néon (voyant des armoires électriques, lampe néon Jeulin...) disposée à l'entrée du spectroscope peut être utilisée. Ou plus simplement, disposer une lampe à raie d'émission (lampe au néon type veilleuse pour enfant) devant un cadre de mousse blanche de 2 à 3 cm d'épaisseur placé sur l'objectif du télescope et faire une pose photographique.
7. DC : Images de noir du spectre étalon.
8. E : spectre d'une étoile de type spectral connu et dont on peut obtenir le spectre normalisé en flux à partir de bases de données ou de la littérature. E' sera le spectre (profil de raie) prétraité de E.
  - Son type spectral doit être proche de celui de l'objet observé : X pour une étoile de type X et solaire (G8) pour les comètes et astéroïdes.
  - Sa hauteur par rapport à l'horizon doit être comparable à celle de l'objet étudié ou à défaut plutôt au zénith qu'au raz de l'horizon.
Procédure de réduction des spectres :
1. Prétraitement : I'=(I-D)/(F-D) ; C'=C-DC ;
2. Rotation de 180° des images I' et C' pour disposer le bleu à gauche et le rouge à droite (si nécessaire) ;
3. Rotation d'ajustement (tilt) de I' et C' de façon à corriger la flexion mécanique du spectroscope (si nécessaire) ;
4. Correction géométrique (smile et slant) pour remettre horizontal l'axe du spectre (si nécessaire) :
5. Création du profil de raie pI', pC' et pE' à partir des spectres I', C' et E' ;
6. Étalonnage en longueur d'onde en sélectionnant 2 raies (étalonnage au premier ordre) reconnues (raies de Balmer et de l'atmosphère terrestre par exemple) dans le profil pI' ;
  ou,
  
  Création de la fonction d'étalonnage en longueur d'onde λ=f(pixel) à partir de pC' : utiliser la fonction dédiée des logiciels en sélectionnant 2 raies (étalonnage au premier ordre) reconnues dans le profil pC' du spectre de calibration ;
7. Étalonnage du spectre pI' grâce à la fonction λ=f(pixel) mémorisée par le logiciel ;
8. Correction de la réponse intrumentale :
  1. pE1' : créer le profil de raie de E1, une étoile dite de référence (Altair, Régulus, ...) ;
  2. pE2' : utiliser le profil de raie d'une étoile E2 de type spectral comparable à E1 et issu d'une base de donnée ;
  3. pCE : diviser pE1' par pE2' ;
  4. pCE : lisser profil de raie obtenu (spline : élimination des artefacts de la division) ;
  5. pCI' (profil corrigé) : diviser pI' par pCE.
9. Corrections diverses :
  - Enlever les raies de telluriques.
  - Normalisation sur le continuum : la base du spectre aura une intensité égale à 1 et l'intensité des raies sera alors dite normalisée.
10. Calibration en flux : exprimer le flux en erg/cm²/s/Å.

Version rapide de la méthode de prétraitement des spectres :

Observer un spectre brute pour repérer où l'on se trouve : partie "rouge" ou "bleue" ?

Crédit photo : C. Buil.

Crédit photo : Y. Duchemin.
Prétraiter ses images CCD comme à l'acoutumée :
Création du profil de raies à partir du spectre 2D :
Cette opération tient compte de la valeur du fond du ciel. Elle est souvent appelée binning.

Repérer rapidement les raies courantes dans ses spectres en vue de la calibration :

Raies de l'atmosphère : O₂ et H₂O

Crédit photo : S. Rondi.

Raies de BALMER et quelques autres :

RAIE	ATOME	LONGUEURS D'ONDES	INTENSITÉ (% H_b)	COULEUR
[OIII]	O⁺⁺	4959 Å et 5007 Å	300-800 !	vert intense (pour les NP)
H_alpha	H	6563 Å	280	rouge
[NII]	N⁺	6584 Å et 6548 Å	150-70	rouge (pour les NP)
H_beta	H	4861 Å	100	bleu
H_gamma	H	4840.6 Å	150	bleu

Logiciels de réduction spectrale :
- ESO MIDAS (Linux) :
  - Exemple d'utilisation de MIDAS pour la réduction de spectres.
  - Commandes et scripts.
  - Procédure de réduction des spectres de MUSICOS à l'aide du logiciel MIDAS.
- SpcAudACE (Linux/Win) : interface graphique d'analyse spectrale sous AudeLA.
- VisualSpec (Win) : logiciel sous Win32 de Valérie Desnoux.
- FIGARO (Linux) : traitement de spectres (Linux, Unix), correction du smile et d'autres fonctions géométriques très pratiques (télécharger).
- Spectrum (Linux/Win) : synthétiseur de spectres stellaires.
- Esprit : logiciel dédié à l'exploitation des spectres sortis d'un spectroscope à échelle (MISICOS...).

Sites sur la réduction de spectres :
- Spektros : site Guenter (DE).
- Page de François Cochard : une expérience riche d'enseignements pour débuter.
- Page de Valérie Desnoux : introduction à la réduction de spectres avec VisualSpec.
- Page de Serge Montagnac : exemple d'utilisation de MIDAS pour la réduction de spectres.
- Réduction des spectres issus du LHires3 :
  - Premiers pas et réglages du Lhires3 (B. Mauclaire).
  - Note technique pour extraire la réponse instrumentale relative (C. Buil).
  - Importer les bons spectres UVES des étoiles de références pour la réponse instrumentale (V. Desnoux).

Spectres de lampes de calibration

Line

Les lampes à décharge atomiques de Joachim Koppen.

Lampe spectrale au néon (Ne) :

Profil de raie :

Crédit : Paolo Corelli.
Un autre profil de raie :

Crédit : B. Mauclaire.
Encore un autre profil de raie :

Crédit : Click & Dolphin.

Tableau des principales raies du néon :

3417.9035    NeI
3472.5711    NeI
3515.1900    NeI
3593.5263    NeI
3600.1691    NeI
4488.0926    NeI
4636.125     NeI
4837.3139    NeI
5005.1587    NeI
5031.3504    NeI
5104.7011    NeI
5113.6724    NeI
5144.9384    NeI
5188.6122    NeI
5330.7775    NeI
5341.0938    NeI
5360.0121    NeI
5400.5617    NeI
5562.7662    NeI
5656.5664    NeI
5689.8163    NeI
5719.2248    NeI
5748.2985    NeI
5764.4188    NeI
5804.4496    NeI
5820.1558    NeI
5852.4878    NeI
5881.895     NeI

5944.8342    NeI
5975.534     NeI
6029.9971    NeI
6074.3377    NeI
6096.1631    NeI
6128.4499    NeI
6143.0626    NeI
6163.5939    NeI
6217.2812    NeI
6266.495     NeI
6304.789     NeI
6334.4278    NeI
6382.9917    NeI
6402.246     NeI
6506.5281    NeI
6532.8822    NeI
6598.9529    NeI
6678.2764    NeI
6717.043     NeI
6929.4673    NeI
7024.0504    NeI
7032.4131    NeI
7173.9381    NeI
7245.1666    NeI
7438.899     NeI
7488.8712    NeI
7535.7739    NeI
8136.4057    NeI

8300.3263    NeI
8377.6065    NeI
8495.3598    NeI
8591.2583    NeI
8634.647     NeI
8654.3831    NeI
8655.522     NeI
8679.493     NeI
8681.921     NeI
8704.111     NeI
8771.656     NeI
8780.621     NeI
8783.75      NeI
8830.907     NeI
8853.867     NeI
8919.5007    NeI
9148.672     NeI
9201.759     NeI
9300.853     NeI
9326.507     NeI
9425.379     NeI
9486.68      NeI
9534.163     NeI
9665.424     NeI
10798.12     NeI
10844.54     NeI
11143.02     NeI

Crédit : C. Buil.

Fichier texte du profil de raies du néon (Ne). (crédit : Joachim Köppen)
R. Leadbeater Neon lines atlas.
Spectre du néon-argon au Lhires 2400 t/mm.
Lampe spectrale néon Spia :

Crédit : Paolo Corelli.

Lampe spectrale He-Ne :
- Profil de raie :
  
  Crédit : Paolo Corelli.
- Fichier texte du profil de raie de l'hélium (He) et du néon (Ne). (crédit : Joachim Köppen)
Lampe spectrale à argon (Ar) :
- Profil de raie :
  
  Crédit : Click & Dolphin.
- Fichier texte du profil de raie de l'argon (Ar). (crédit : Joachim Köppen)
Lampe spectrale à mercure (Hg) :
- Profil de raie :
  
  Crédit : Click & Dolphin.
- Fichier texte du profil de raie du mercure (Hg). (crédit : Joachim Köppen)
Sites de lampes spectrales :
- Page d'étude de C. Buil sur les lampes Filly.
- Site de référence de Koppen (Observatoire de Strasbourg) : fichier txt, dat et image gif disponibles issues du NIST Atomic Spectra Database.
- Atlas de l'ESO de lampes spectrales sous formes de fichiers gif : indispensable !
- Atlas de lampes spectrales de l'Observatoire de Montréal.
- Site d'Achilles (lien cassé) : fichier txt et images jpg disponibles.
- Atlas de lampes spectrales.
- Atlas de lampes spectrales de C. Buil.
Où acheter une lampe de calibration spectrale ?
- Lampes contenant de l'argon à Habitat.
- Pour moins de 15 Euros : fabriquer sa lampe spectrale au néon avec une lampe de tableau électronique.
- Pour mois de 10 Euros : Radiospare de référence 586015.
- Montage électronique pour alimenter une lampe spectrale.
- À partir de 200 Euros : Dida Concept des lampes spectrales directes sur le 220 V.
- Pour moins de 300 US $ : la lampe mercure-argon d'Oceanoptics.
- Un ensemble de lampes (Ne, Kr, Xe, Ar et Hg) à 150 Euros et d'alimentations à 300 Euros chez Oriel.

Haut de la page