Bester Filter für bestes SNR?

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TobeyMaguire

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Hallo zusammen,

Ich habe kürzlich darüber diskutiert mit welchem Filter man das beste Signal-zu-Rausch-Verhältnis bei Sternen und Asteroiden, also Punktquellen, erhält. Mein Gegenüber meinte, dass man ohne Filter das beste SNR erhält, weil kein Signal geblockt wird und man das ganze Spektrum erfasst (abgesehen von UV, Gamma, Radio usw. natürlich). Wir sagen jetzt einfach grob mal 400 bis 800 nm. Meine Meinung war, dass ein Rc Filter das beste SNR liefern dürfte, da laut Literatur dadurch das Rauschen, hervorgerufen durch atmosphärische Effekte, Mondschein, etc. stärker geblockt wird als das Signal. Obwohl also Rauschen, als auch Signal gedrückt wird, sollte die Differenz zwischen beiden beim R Filter am grössten sein - und damit auch das SNR. Nicht umsonst verwenden einige Asteroidensuchprogramme ja auch einen R Filter, wie z.B. das Palomar Transient Factory.

Ich habe darauf hin das Experiment gemacht und die gleichen Sterne in R, V und ohne Filter (C) aufgenommen. Reihenfolge CVRCVRCVR. Alle Bilder gleichen Filters habe ich gemittelt und das Ergebnis begutachtet. Visuell scheint wirklich der Rc Filter das beste SNR zu geben, denn schwache Sterne erscheinen deutlicher. In Astrometrica habe ich nun jedoch einen mittelhellen, noch nicht gesättigten Stern, bei gleicher Apertur für alle Filter, vermessen und da gab der "C" Filter ein etwa doppelt so hohes SNR als der R Filter. Der V Filter rangiert visuell auf dem 2. Platz hinter R und in Astrometrica auf dem 3. Platz. Kann mir jemand erklären wieso der "C" Filter ein höheres SNR ergibt als der R Filter?

Vielen Dank und Clear Skies

Tobey
 
Hi Tobey,

um das zu beantworten, braucht man Angaben bezüglich:

- Kamera (Farbe/(s/w), in der Kamera verbaute Filter/Deckgläser sowie die Sensorkennlinie)
- genaue Spezifizierung der einzelnen Filter (Kennline)

ohne diese Angaben ist das "Stochern im Nebel" ;)
 
Salut Fee,

Ja natürlich, stimmt. Ok, halt dich fest. Es ist eine SI 1100S Kamera mit monochromem e2v 230-42 MBAR midband coating chip. Denke es ist ein Klarglas-Deckglas drin und die Astrodon UBVRcIc Filter. Hoffe das hilft.

CS,

Tobey
 
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Zitat von TobeyMaguire:
Salut Fee,

Ja natürlich, stimmt. Ok, halt dich fest. Es ist eine SI 1100S Kamera mit monochromem e2v 230-42 MBAR midband coating chip. Denke es ist ein Klarglas-Deckglas drin und die Astrodon UBVRcIc Filter. Hoffe das hilft.

CS,

Tobey
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Heilige Quanten-Effizienz Batman!
 
Hallo Tobey,

Zitat von TobeyMaguire:
Meine Meinung war, dass ein Rc Filter das beste SNR liefern dürfte, da laut Literatur dadurch das Rauschen, hervorgerufen durch atmosphärische Effekte, Mondschein, etc. stärker geblockt wird als das Signal.
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zunächst mal eine sprachliche Anmerkung: Ein Filter blockt kein Rauschen, sondern nur Signal. Natürlich ist mit dem Signal auch ein Rauschen verbunden, und zwar entsprechend der Wurzel aus dem Signal. Das Signal/Rauschverhältnis ist also je besser, desto mehr Signal vom Chip eingefangen wird. Da Sterne Breitbandstrahler sind, kommt durch den Clear Filter mehr Sternenlicht als durch den Rotfilter, womit auch das Signal/Rauschverhältnis besser wird.
Der Rotfilter bringt bei Sternen nur dann einen Vorteil, wenn das herausgefilterte Störlicht stärker ist als das herausgefilterte Sternenlicht. Das dürfte nur bei sehr spezieller und extrem starker Lichtverschmutzung der Fall sein. Bei Mondlicht definitiv nicht, denn Mondlicht ist ja nur reflektiertes Sternenlicht. Wenn man das filtert (egal mit welchem Filter) macht man einfach nur Sterne und Mond in gleichem Umfang dunkler, was letzlich den gleichen Effekt hat, als ob man ein Teleskop mit kleinerer Öffnung benutzen würde.
Ich könnte mir vorstellen, dass in der Dämmerung ein Rotfilter kurzzeitig Vorteile bringen kann (weil der den blauen Himmel wegfiltert), sonst nur bei Linienstrahlern.
 
Salut Stefan

Danke für Deine Verbesserung und Erklärungen. Ich frage mich nur warum dann einige Profisternwarten durchgehend einen R Filter für ihre Asteroidensurveys benutzen?

Gruss

Tobey
 
Guten Tag zusammen,

es würde mich sehr wundern, wenn der 230-42 ein Deckglas (Coverslip) hätte! Meines Wissens gibt es die nur ohne. Ich habe hier noch einen 230-84 rumliegen. Der hat nur zum Transportschutz ein abnehmbares Coverslip...

Grüße Markus
 
Hallo Tobey,

Zitat von TobeyMaguire:
Ich frage mich nur warum dann einige Profisternwarten durchgehend einen R Filter für ihre Asteroidensurveys benutzen?
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vor ein paar Monaten war in der Sterne und Weltraum mal ein Artikel über verschiedene Kleinplanetenpopulationen, ich meine mich zu erinnern, dass es einige gibt, die ihr Reflektionsmaximum im Roten haben. Bei kräftig rot gefärbten Asteroiden mag es dann sogar nützlich sein, sie durch einen Rotfilter zu fotografieren. Das wäre dann aber eine Besonderheit dieser Objektklasse und zumindest nicht auf Sterne anwendbar.

Zusatz: Ich habe gerade mal im Internet gesucht, auf dieser Seite http://www.kleinplanetenseite.de/Aufsatz/eintlg.htm werden am Ende die "Farben" für verschiedene Kleinplanetenpopulationen angegeben, die scheinen überwiegend rot zu sein. Für rote Objekte mag dann ein Rotfilter Sinn machen, für Sterne hingegen nicht.
 
Ich habe gerade diese Textstelle in http://spacewatch.lpl.arizona.edu/Spacewatch_IAU_Symp236.pdf
bezüglich der Verwendung eines OG-515 Schott Filters, der alles unterhalb 500nm blockt.
"The filtering also provides cleaner images at high airmass without the need for atmospheric dispersion compensation, suppresses the mostly - blue twilight and scattered moonlight, and suppresses color equation between stars and asteroids in astrometric field modeling at high airmass. The filtering does not cost much light from asteroids shortward of 515 nm, especially when atmospheric dispersion of the shorter wavelength light is taken into account."
R Filter scheint also doch nützlich zu sein gegen den Mondschein.

CS
Tobey
 
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Hallo Tobey,

schön dass Du nochmal nachgeforscht hast.

Zitat von TobeyMaguire:
"The filtering also provides cleaner images at high airmass without the need for atmospheric dispersion compensation, suppresses the mostly - blue twilight and scattered moonlight, and suppresses color equation between stars and asteroids in astrometric field modeling at high airmass. The filtering does not cost much light from asteroids shortward of 515 nm, especially when atmospheric dispersion of the shorter wavelength light is taken into account."
R Filter scheint also doch nützlich zu sein gegen den Mondschein.
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Zusammegefasst: Der Rotfilter kostet etwas Licht, hat dafür aber andere Vorteile, insbesondere bei gestreutem Mond- und Dämmerungslicht in Horizontnähe. Außerdem erspart er bei horizontnaher Beobachtung die Korrektur der unterschiedlichen Brechung der Wellenlängen.
 
Hallo Stefan

Genau das hab ich ja schon lange gewusst weil schon vor Monaten gelesen. Jetzt frag ich mich aber nur warum dann die SNR Messung beim Clear grösser ist als beim Rc oder V. Zudem, in diesem einen Video hab ich gesehen, das der Astrodon Rc Filter bis etwa 850nm geht, wo die OH Emissionslinien anfangen Fringes zu bewirken. Im V-Bereich gibt es aber nur sehr wenige davon UND die Blau-wellenlängigen Einflüsse werden ebenfalls gut unterdrückt. Ich hätte daher gedacht, dass der V Filter das beste SNR ergibt, der Rc Filter das zweitbeste und der C Filter das schlechteste.
Nach Messungen gibt der Rc Filter aber meist(!) ein geringeres SNR als der Clear Filter und der V Filter ist immer(!) schlechter als beide andere. Eine Idee woran das liegt?

Gruss und CS

Tobey
 
Hi,

hier wird zu viel vereinfacht. Vorausgesetzt, die Aufnahmen sind hintergrundlimitiert, so dass readnoise und darknoise vernachlaessigbar sind:
Auf der einen Seite habt ihr den gesamten Throughput eures Kamera/Teleskopsystems. Das besteht aus der Gesamt-Reflektion/Transmission des Spiegel/Linsensystems, wobei jede Glas-Luftflaeche multiplikativ eingeht. Dazu kommt die Quanteneffizienz eures Detektors. Rechnet euch das mal fuer eure jeweiligen System durch, da kommen ueber das visuelle Spektrum hinweg drastisch unterschiedliche Werte raus. Der Filter kommt dann noch dazu.
Auf der anderen Seite habt ihr das Nachthimmelsspektrum und eure individuelle Lichtverschmutzung, Mond, Airglow, etc.

Wenn ihr das alles aufmultipliziert habt, dann muesst ihr das jeweilige Objektspektrum damit falten. Ist es ein blauer Stern, ein roter, eine alte elliptische Galaxie oder eine mit vielen Gasnebeln?
Ein einzelner Filter wird das S/N niemals ueber alle Objektklassen und Teleskop/Kamera-Kombinationen hinweg optimieren.

LG

mischa
 
Hallo Mischa

Guter Punkt. Was genau meinst du mit "das jeweilige Objektsprektrum damit [den wellenlängenabhängigen Throughput-Werten] falten. Ist es ein blauer Stern, ein roter, [...]" ?

Für meinen verwendeten Stern gibt es leider nur B, R und I Magnituden im USNO Katalog, aber kein V und der SDSS Katalog gibt nur ugriz (SDSS PSF) AB-Werte an. Sagt mir nichts. AB ist eine spezielle Kalibration, glaube ich, und dann gibt es da noch die u'g'r'i'z' Filter...usw. Soll noch einer drauskommen. Ich weiss diesbezüglich nur, dass ugriz nicht gleichzusetzen ist mit UBVRcIc.

CS

Tobey
 
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