पारस-2 (पीआरएल एडवांस्ड रेडियल वेलोसिटी आबू स्काई सर्च-2)
पीआरएल एडवांस्ड रेडियल वेलोसिटी आबू स्काई सर्च-2 (पारस-2) एक उन्नत फाइबर-फेड स्पेक्ट्रोग्राफ है जिसे पीआरएल के 2.5 मीटर टेलीस्कोप के साथ जोड़ा गया है। यह अपने पूर्ववर्ती, पारस, से काफी उन्नत है, जो पीआरएल के 1.2 मीटर टेलीस्कोप पर स्थापित है। यह देश में अपनी तरह का पहला उच्च स्थिरता वाला स्पेक्ट्रोग्राफ है और दुनिया में गिने-चुने स्पेक्ट्रोग्राफ्स में से एक है। इसे सब-मीटर प्रति सेकंड (m/s) सटीकता के साथ रेडियल वेलोसिटी (RV) मापने के उद्देश्य से बनाया गया है, जो सुपर-अर्थ या बड़े ग्रहों का जी और के ड्वार्फ तारों के चारों ओर परिक्रमा का पता लगाने और उन्हें समझने में सहायक है। इसका निर्माण कार्य 2018 के मध्य में शुरू हुआ और 2022 के मध्य में इसे टेलीस्कोप साइट पर स्थापित कर लिया गया।
यह उन्नत फाइबर-फेड स्पेक्ट्रोग्राफ लगभग 107,000 का स्पेक्ट्रल रिजोल्यूशन प्रदान करता है और 380 nm से 690 nm तक की विस्तृत तरंगदैर्घ्य को एक ही बार में मापने की क्षमता रखता है।
ऊपर की आकृति में पारस-2 ईकेलोग्राम (बाएँ) के साथ-साथ निकाले गए यूआर स्पेक्ट्रम (दाएँ-नीचे) को दिखाया गया है।
पारस-2 की ऑप्टिकल और ऑप्टो-मेकैनिकल डिजाइन का अनुकूलन पीआरएल में इन-हाउस किया गया है। स्पेक्ट्रोग्राफ का कैसग्रेन यूनिट 2.5 मीटर टेलीस्कोप के साइड पोर्ट पर लगा है, जिसमें प्रथम-आदेशीय वायुमंडलीय प्रभावों को सुधारने के लिए टिप-टिल्ट की सुविधा है। स्पेक्ट्रोग्राफ में R4 इशेल ग्रेटिंग, M1 और M2 ऑफ-एक्सिस पैराबोलिक मिरर, ग्रिज्म क्रॉस डिस्पर्सर, कैमरा लेंस बैरल, और एक 6144 x 6190 पिक्सल बैक-थिन्ड CCD शामिल है, जो पीआरएल द्वारा डिज़ाइन की गई विशेष डिवार में स्थित है। दो फाइबर होते हैं - स्टार-फाइबर (या A-फाइबर) और कैलिब्रेशन फाइबर (या B-फाइबर), जो अष्टकोणीय और वृत्ताकार कोर के संयोजन होते हैं और लगभग 75 माइक्रोन व्यास और कुल लंबाई में 40 मीटर होते हैं। ये फाइबर दूरबीन के फोकल प्लेन से स्पेक्ट्रोग्राफ के पुपिल प्लेन तक प्रकाश स्थानांतरित करने के चैनल के रूप में कार्य करते हैं।
ऊपर दर्शाया गया चित्र वैक्यूम कक्ष का आंतरिक दृश्य है, जिसमें ऑप्टिकल बेंच पर दृढ़ता से स्थित ऑप्टिकल घटकों का सुरक्षित प्लेसमेंट दिखाया गया है, जिसमें ईकेल, ऑफ-एक्सिस पैराबोलिक दर्पण (OP1 और OP2), कैमरा लेंस बैरल और डिटेक्टर शामिल हैं।
रेडियल वेलोसिटी (RV) माप में सूक्ष्म पर्यावरणीय परिवर्तनों के प्रति संवेदनशीलता अत्यंत महत्वपूर्ण है। यहां तक कि 1 मि.बार दबाव या 1 °C तापमान में मामूली परिवर्तन भी RV में 100 m/s तक का अंतर ला सकता है। पारस-2 को विशेष रूप से सटीक RV माप के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसे नियंत्रित वातावरण में रखा गया है ताकि पर्यावरणीय परिवर्तनों से माप पर पड़ने वाले प्रभाव को रोका जा सके। इसे एक इन-हाउस विकसित वैक्यूम चैंबर में रखा गया है जो अवलोकन के दौरान 0.005 ± 0.0005 मि.बार पर स्थिर रहता है। वैक्यूम चैंबर 5e-06 मि.बार तक पहुँच सकता है और लगभग 18 घंटे तक 5e-03 मि.बार पर स्थिर रहता है। तापमान नियंत्रण दो संकेंद्रित घनाभ कक्षों (भीतरी और बाहरी कक्ष) और एक प्रबलित कंक्रीट पायदान द्वारा सुनिश्चित किया जाता है, जो कंपन को अलग करता है। एक परिष्कृत PID नियंत्रक हीटिंग और कूलिंग तंत्र का उपयोग करके बाहरी कक्ष का तापमान 18 °C ± 0.5 °C पर बनाए रखता है, जबकि स्पेक्ट्रोग्राफ 24 °C ± 0.001 °C पर स्थिर रहता है।
ऊपर की आकृति एक सामान्य अवलोकन रात के दौरान तापमान में बदलाव (सेट-पॉइंट 24 °C) को दर्शाती है, जिसमें पीक-टू-वैली परिवर्तन 0.0015 °C और आरएमएस परिवर्तन 0.00034 °C है।
यूरेनियम आर्गन खोखली कैथोड लैम्प्स (UAr HCL) के साथ समकालिक अंशांकन तकनीक का उपयोग करते हुए, PARAS-2 ने 50 सेंटीमीटर/सेकंड या उससे बेहतर की असाधारण रेडियल वेग (RV) सटीकता प्राप्त की है। यंत्र की स्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए, UAr HCL के साथ स्टार-फाइबर और अंशांकन फाइबर दोनों को प्रकाशित करके उत्पन्न क्रमिक UAr-UAr स्पेक्ट्रा की एक श्रृंखला का सूक्ष्म परीक्षण किया गया। इस विश्लेषण के परिणाम इंटर-फाइबर ड्रिफ्ट में 30-50 सेंटीमीटर/सेकंड की सुसंगत विसरण को दर्शाते हैं। यह महत्वपूर्ण खोज इस बात का ठोस प्रमाण है कि PARAS-2 उप-मिलीमीटर/सेकंड स्तर की सटीकता प्राप्त करता है।
ऊपरी पैनल: यह चित्रण समय के साथ दोनों ए और बी फाइबर में निरपेक्ष बहाव को दर्शाता है। विशेष रूप से, दोनों फाइबर में निरपेक्ष बहाव का विसरण लगभग 2 मीटर/सेकंड पर बना रहता है।
निचला पैनल: आकृति 12 घंटे की अवधि में ए और बी फाइबर के बीच इंटर-फाइबर बहाव को दर्शाती है, जिसे दोनों फाइबर में यूरेनियम आर्गन खोखली कैथोड लैम्प्स (UAr HCL) से प्राप्त स्पेक्ट्रा का उपयोग करके मीटर/सेकंड में मापा गया है। निर्दिष्ट अवधि के लिए इंटर-फाइबर बहाव का विसरण 20 सेंटीमीटर/सेकंड दर्ज किया गया है।
भविष्य का कार्य:
PARAS-2 में उपयोग किया जा रहा वर्तमान इंजीनियरिंग-ग्रेड सीसीडी 50-पिक्सल चौड़े खराब कॉलम के साथ आता है। इसकी मापी गई क्वांटम दक्षता (QE) 400 nm पर 95.4%, 500 nm पर 90.9%, और 650 nm पर 90.8% है। निकट भविष्य में टीम एक वैज्ञानिक-ग्रेड सीसीडी (ग्रेड जीरो) में अपग्रेड करने की योजना बना रही है, जिसकी QE PARAS-2 की तरंगदैर्ध्य सीमा में 90% से अधिक होगी।
अष्टकोणीय फाइबर के उपयोग के बावजूद, ऑन-स्काई आरवी माप के दौरान स्पेक्ट्रोग्राफ पुपिल प्लेन पर तारे की रोशनी का असमान प्रज्वलन बना रहता है। इसे दूर करने के लिए टीम वर्तमान में इंजीनियरिंग परीक्षण कर रही है, और 2024 की शुरुआत तक एक डबल स्क्रैम्बलर स्थापित किया जाएगा, जिसका उद्देश्य चमकीले लक्ष्यों पर आरवी विसरण को 50 सेंटीमीटर/सेकंड तक कम करना है। इसके अतिरिक्त, टीम PARAS-2 में सटीक तरंगदैर्ध्य अंशांकन के लिए एक फैब्री-पेरोट एटालॉन को एकीकृत करने की प्रक्रिया में है।.
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