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Una comparativa entre un intensificador de imagen y una Watec 902-H

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Resumen. En este estudio se realiza una comparativa entre un intensificar de imagen (De la empresa DEP) y una cámara CCD (Watec 902-H) Si las observaciones las realizamos des ciudad, recomendamos la CCD, pues los resultados son similares. Sin embargo, si estamos interesados en el estudio de las curvas de luz y los meteoros débiles, el intensificador, aunque más caro, es la mejor elección. La cámara CCD tiene mucho ruido en las imágenes, de tal manera que si no hacemos una astrometría previa con MetRec, nuestras observaciones no serán de utilidad.

1. Introducción.

Desde finales de septiembre de 2004 vengo realizando observaciones con una cámara Watec 902-H[1], a fin de disminuir el inevitable desgaste sufrido por el intensificador, aprovechando mejor sus posibilidad des en cielos más oscuros que los que venía siendo habitualmente. Este artículo realizará una comparativa entre los resultados obtenidas entre ambas cámaras en idénticas condiciones de observación, evaluándose la relación calidad/precio entre ambos sistemas de observación. La cámara Watec se caracteriza por tener una respuesta muy rápida, bajo coste comparado con un intensificador y poseer un chip de diámetro de ½’’ diagonal.

2. Pruebas iniciales.

La cámara fue adquirida en febrero de 2004, pero no fue probada hasta julio del mismo año. Su primer uso se realizó desde el Observatorio de la Agrupación Astronómica de Gran Canaria. La lente empleada es una Computar de 6 mm a f 0.8 (referencia HG0608FCS-HSP)[2] También adquirí un anillo para adaptar una lente de cámara fotográfica con objetivos de rosca (referencia C-Mount / M42)

Este adaptador nunca lo empleé en la observación, pero si lo utilicé para comprobar el campo cubierto por un 50 y un 28 mm a f 1.8 y 2.8 respectivamente. Como era de esperar, tanto el campo como la luminosidad se reducen drásticamente, de modo que los objetivos fotográficos “casi” quedan descartados para este tipo de cámaras, a no ser que sean de mucha luminosidad. Realmente, cuando se emplean lentes especialmente diseñadas para este tamaño de chip (1/2” de pulgada de diagonal) los resultados son muy buenos. Comparamos ahora algunas imágenes que obtendremos cuando calibremos MetRec antes de realizar una observación.


Figuras 1, 2 y 3. Vista lateral, anterior y posterior de la cámara Watec 902-H. Apréciese su pequeño tamaño. La lente. De tipo auto-iris, se alimenta de la cámara. Va conectada a un cable conversor óptico video-DC, de referencia E.G. (en la web de Watec la referencia es DC Iris Cable HC-01)



Figuras 4 y 5
. Izquierda. Imagen de integración de 32x (32 fotogramas). Derecha: Fotograma individual. Se aprecia claramente el ruido, en el cual solo destacan las estrellas más brillantes. La imagen está centrada en Bollero. Arturo es la estrellas más brillante. (imágenes del 9 de julio de 2004 desde el Observatorio de la AAGC, con MALE de 6.5)



Figuras 6 y 7.
Izquierda: Dark de un frame. A priori es bastante homogéneo, aunque en ocasiones aparece algún píxel caliente y alguna zona más clara que otra, probablemente debido al ruido de lectura. De hecho, no se puede disminuir el ruido de esta cámara por un sistema Peltier, pues se debe a la electrónica y no al chip. La imagen derecha es una integración de 32x desde Las Palmas de Gran Canaria (11 de septiembre de 2005) con MALE de 3.5. Con más contaminación lumínica, desaparece el viñetado de los bordes. La imagen está centrada en el Cisne.

Nada más comprar la cámara inutilizó la garantía, pues desmonté la parte trasera e hice varias pruebas a ver que tal trabajaba en alta y baja ganancia. En baja ganancia es casi inservible, de modo que la dejé en alta e intenté manipular el ajuste tal como describe I. Yrjölä. Sin embargo este ajuste nunca funcionó (más tarde por correo, ella me comentó que tampoco iba bien y que en alta ganancia MetRec era más sensible a los meteoros) Una prueba que me queda por hacer es colocar una lente correctiva que, en teoría, corrige el viñetado del borde. El problema de hacer esto es que hay que desmontar el cristal protector del chip e ir enfocando con mucho cuidado sin tocar el chip. De momento, esta tarea está pendiente hasta estudiar si realmente merece la pena.

3. Comparativa entre ambas en cielo oscuro.

Comparemos ahora ambas cámaras:


Figuras 8 y 9. Imágenes simultáneas tomadas el 9 de julio de 2005. La del intensificador (circular) está centrada en la Corona Boreal. La lente empleada en un 50 mm a f1.2. La de la cámara Watec en Bollero (Arturo es la estrella brillante de la imagen) Casi diría que hay más estrellas en el 50 mm que en la CCD, sin embargo, el campo es mucho mayor (70ºx50º)



Figuras 9 y 10.
Watec: Bólido registrado el 14 de julio de 2005. La imagen de la izquierda se obtuvo por la integración de 13 imágenes. En la derecha se muestra el fotograma 10 de esa secuencia. Tanto en una como en otra se aprecia la casi ausencia de estrellas. Por tanto, estas imágenes, sin el procesamiento de MetRec no serviría para realizar astrometría ni fotometría. Simplemente no hay referencias que tomar.



Figuras 10 y 11.
Pérdida de calidad del intensificar: Leónidas 2002: 040002 del 19 de noviembre de 2002. A la derecha se observa una Perseida el 27 de julio de 2000. Se nota que la calidad de la imagen es peor a mayor número de horas de observación por desgaste del la capa de fósforo. La imagen tiende a ser ligeramente más blanca, a veces cuesta enfocar la imagen, aparecen y desaparecen manchas oscuras... El trazo oscuro de la imagen de la izquierda lo produjo el paso del Sol tras dejar encendido el intensificador. Este daño es permanente.



Figuras 11 y 12. Meteoro en Lira captado el 10 de julio de 2005 a las 00:35:35 T.U. Izquierda: imagen producto de la integración de 8 secuencias. En la derecha se aprecia una toma individual. Tanto en un caso como en otro una astrometría y fotometría de precisión es factible. El ruido podría reducirse empleando una cámara de mayor calidad, pues es ésta la que capta la imagen formada en el intensificador. Un SAI para estabilizar la corriente también es deseable, pues el intensificador es muy sensible a las variaciones de corriente.

4. Comportamiento de la cámara ante “situaciones “adversas”

La presencia de la Luna en el campo de la observación es algo a evitar con los intensificadores, pues este hecho puede inutilizar completamente el aparato. Para esta la c?mara watec la presencia del paso de nuestro satélite no es problema. Además, tampoco se aprecia una disminución de la sensibilidad. Aún así, siempre es preferible apuntar con orientación Norte, NE ó NW a fin de tener la mayor porción del cielo oscuro. Desde lugares urbanos, recomiendo apuntar directamente al zénit.
A continuación se muestran varios ejemplos:


Figuras 12 y 13. Gemínida el 3 de diciembre de 2004. La izquierda muestra una Gemínida el 13 de diciembre de 2004. Ambas captadas desde Las Palmas de Gran Canaria (MALE 3.5 y muchas nubes)



Figuras 14 y 15. Gemínida entre cirros el 13 de diciembre de 2005. Derecha: Tomada con el Intensificador desde Izaña, muestra la Luna casi en el borde de la imagen, y una Leónida muy cerca del radiante. Meteoro observado a las 041137 TU del 18 de noviembre de 2000. Se observa claramente el reflejo de la Luna en el objetivo. Al poco tiempo, este intensificador mostró una mancha que dejó sin sensibilidad el trazo marcado por la Luna. Por mucho menos otros intensificadores he dejado de ser funcionales al instante.



Figuras 16 y 17. Meteoro muy cerca de la Luna el 23 de diciembre de 2004. Oriónida registrada el 22 de octubre de 2005 con la Luna presente en la imagen. Los cirros cubren parte del cielo. En algunas de éstas imágenes es frecuente la presencia de reflejos, por lo que uso de un parasol es indicado.

5. Meteoros simultáneos.

Los siguientes datos muestran el mismo meteoro registrado simultáneamente por las dos cámaras.

Datos según MetRec, para TIMES 4 (intensificador) y 5 (watec 902-H) respectivamente:

a) Cámara TIMES 4 (intensificador)

01:23:22 Meteor #41 at (0.535,0.700)->(0.405,0.993) frames=14 dur=0.54s pixel=100 dir=114ø vel=12.7ø/s å=4.2 shower=SAG bright=0.8mag raddist=2.6ø exp vel=15.3ø/s (19.459h,34.98ø) -> (19.371h,41.52ø) acc=1.9'
01:23:23 Saving meteor data of #41 ... ok!
01:23:23 Saving 20 single frames of meteor #41 ... ok!
01:23:23 Saving image band of 20 frames of meteor #41 ... ok!
01:23:23 Saving sum image of meteor #41 made of 20 frames ... ok!
01:23:23 Restart recognition

b) C?mara TIMES 5 (watec 902-H)

01:22:47 Restart recognition 01:23:12 Meteor #13 at (0.719,0.513)->(0.767,0.524) frames=6 dur=0.22s pixel=4 dir= 13ø vel=13.6ø/s å=1.7 shower=SAG bright=-0.4mag raddist=3.6ø exp vel=15.4ø/s (19.452h,37.95ø) -> (19.412h,40.63ø) acc=1.5'
01:23:13 Saving meteor data of #13 ... ok!
01:23:13 Saving 12 single frames of meteor #13 ... ok!
01:23:13 Saving image band of 12 frames of meteor #13 ... ok!
01:23:13 Saving sum image of meteor #13 made of 12 frames ... ok!
01:23:13 Restart recognition

De la comparativa de los datos, ver también tabla 1 (hay 10 segundos de diferencia entre los meteoros por un impreciso ajuste de la hora) se aprecia que no hay gran diferencia en la velocidad angular, pero sí en la magnitud. Probablemente, si comparásemos más meteoros aparecerían diferencias sistemáticas. El número de secuencias es importante, y depende de la sensibilidad de la lente, de ahí que sea ese parámetro importante para obtener una buena curva de fotometría. Este efecto se ve claramente cuando representamos los datos gráficamente. Si deseamos hacer estudios de fotometría, solo los bólidos brillantes serían de utilidad y perderíamos para posibles estudios todos los meteoros débiles. Cuando comparamos ambas curvas, la diferencia es realmente abismal.

  TIMES 4 TIMES 5
Nº frames 14 6
Duraci?n 0.54 s 0.22 s
velocidad 12.7º/s 13.6º/s
radiante SAG SAG
brillo 0.8 -0.4

Tabla 1. Resultado para el mismo meteoro detectado simultáneamente por la misma cámara.


Figura 20. Curva de Luz con los datos obtenidos con TIMES 4.

Figura 21. Curva de Luz con los datos obtenidos con TIMES 5.

6. Comparativa de resultados: Acuáridas 2004 y 2005.

Las tablas 2 y 3 tabulan los resultados obtenidos con ambas cámaras desde un lugar de MALE 6.5: el observatorio de la Agrupación Astronómica de Gran Canaria, a 1 800 m de altitud. Una inspección rápida de los datos muestra claramente que el intensificador capta más meteoros débiles, procedentes casi siempre de lluvias de poca actividad.

Las noches en que hay una gran diferencia de actividad la MALE fue de 6.5. Sin embargo, ambas cámaras detectaban casi lo mismo en las noches de luna o calima, por lo que deduce que la watec es igual de eficiente en observación urbana que un intensificador. Además, es una cámara más “dura” en cuanto a la intensidad de luz que puede recibir.

Fecha Teff SPO JPE SAG CAP SDA SIA PER PHE PAU NDA Total
11/12 - 60/14 2/2 2/0 12/4 3/2           79/22
12/13 - 36/11 2/1 2/2 4/2 1/1           45/17
13/14 - 30/21 3/1 1/1     1/1       1/0 36/25
14/15 - 30/11   6/2 5/1 1/0 2/0     1/0   45/14
15/16 - 48/14     12/2 3/0 2/0   1/0   0/3 59/20
21/22 - 23/9     1/2   2/2 1/1   1/0 1/1 29/15
22/23 - 14/4 2/0 1/0 1/1         1/0 2/1 21/4

Tabla 2.
Datos de las Acuáridas 2004. Cuando se indica “-“ es que esa noche no se observó con esa cámara. Observaciones de julio de 2005. Los datos vienen indicados de la manera: intensificador/watec902-H. Las casillas en blanco indica que no se observaron meteoros de esa lluvia.

Fecha Teff SPO JPE SAG CAP SDA SIA PER PHE PAU NDA Total
09-10 06:28/- 23/- 2/- 1/-               26/-
10-11 07:24/07:27 26/11 0/1 1/2 2/2 3/2           36/17
11-12 07:54/08:09 23/11 0/1 2/0 4/0             29/12
12-13 07:51/07:17 43/7 1/2   4/0 1/1           43/7
13-14 07:35/07:45 21/4 2/0 4/1 2/0   1/0   1/0     31/5
14-15 08:09/08:12 33/17   2/0 4/2 1/0 2/0   0/2   3/1 45/17
15-16 08:08/08:10 22/11     2/0     2/0   0/1   26/11

Tabla 3.
Datos de las Acuáridas 2005. Cuando se indica “-“ es que esa noche no se observó con esa cámara. Observaciones de julio de 2005. Los datos vienen indicados de la manera: intensificador/watec 902-H. Las casillas en blanco indica que no se observaron meteoros de esa lluvia.

7. Estacionamiento definitivo desde ciudad.

Después de todas estas pruebas, el estacionamiento definitivo (desde octubre de 2004) es en Las Palmas de Gran Canaria. Para proteger la c?mara empleo una carcasa de video vigilancia. En todo este tiempo se han realizado más de 1500 horas de observación, en las que ha detectado unos 400 meteoros. En una semana cualquiera, en condiciones de MALE 6.5, el intensificador podría observar esa cantidad, pero teniendo en cuenta que las observaciones las hacemos desde ciudad, sin desplazamientos, realmente compensa.



Figuras 22
. Cámara watec y protección para la intemperie.



Figuras 23.
Un simple bote de plástico bajo una tapa de Uralita protege el transformador de la lluvia.


Figuras 24 y 25. Cámara instalada. Ambas cámaras operativas.

8. Conclusiones.

Sin dudarlo, si tuviese que iniciarme en la video observación recomendaría la watec 902-H. Con ayuda del programa MetRec, es posible hacer estudios astrométricos con buena precisión y fotométricos en aquellos casos en el que el meteoro sea brillante. Aunque no detecta tantos meteoros como un intensificador, es inmune a los cambios de luz, por lo que la vida útil de la cámara es mayor . En observaciones de ciudad eso es ideal, y el la práctica, en esas condiciones detecta casi lo mismo que una cámara intensificada. Además, podemos encontrar en internet las lentes y accesorios necesarios con facilidad, pues el sector de la video vigilancia ofrece muchas novedades, no así el de los intensificadores, que prácticamente imposible encontrarlos a nivel comercial. Para colmo, el precio de una watec+lentes es de unos 600 euros, siendo la vida media de una de éstas cámaras de 50 000 horas de uso, mientras que un intensificador valdría al menos 3 veces mas y su vida útil estaría limitada a un promedio de 2 000 horas (aunque hay modelos que llegan hasta las 1 000 con precios de 6 000 euros)

Espero que este artículo anime a la observación en este campo. La adquisición de este equipo es más económica que cualquier telescopio de gama media, y el sistema está totalmente automatizado, lo que nos deja tiempo libre para otras tareas (astronómicas o personales) a la vez que realizamos un trabajo científico de calidad.

Referencias:

[1] Benítez Sánchez, O. “Observación de meteoros con intensificador de imagen”. meteors, revista de SOMYCE, 17, pp. 16-34
[2] Benítez Sánchez, O. Observación de meteoros con intensificador de imagen: una guía teórico práctica. SOMYCE, pp. 177.
[3] Koschny, D. “ Comparación entre dos cámaras potenciales en observación meteórica: MINTRON y WATEC 902 –H” meteors, revista de SOMYCE, 26 pp. 55-60
[4] Yrjölä, I. “Observación de meteoros con CCD”. meteors, revista de SOMYCE, 26 pp. 33-54
[5] Observatorio de la Agrupación Astronómica de Gran Canaria en http://www.aagc.es
 
[1] En España, la empresa que las vende se encuentra en Barcelona. RISTER las vende bajo la marca comercial de PRESENTCO y la referencia es 3005 VX.
 
[2] Comprada a través de la web de un comerciante alemán llamado Guenter Lechner del que me dieron buenas referencias.

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