S

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ESPRITes-tu là?
Séminaire Astroqueyras / Meudon 29-30 Mai
2004 Olivier Thizy
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Agenda

• Théorie du Traitement ESPRIT 14h-15h
• Linux / Installation
• Quelques Outils (FitsView, DISP)
• GEOMETRY
• WCAL
• EXTRACT

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ESPRIT

• Echelle Spectra Reduction an Interactive Tool
• Programmes écrits (en C) par Mr Donati
• Dédiés à la réduction automatique de spectres
  polarisés ou non
• extraction optimale du spectre à échelle
• forme des ordres est non linéaire
• projection de la fente nest pas parallèle aux
  lignes ou colonnes du capteur CCD
• Tourne sous Unix ou Linux

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Trois programmes en Un

• GEOMETRY
• Calcul de la géométrie du spectre dans limage.
• WCAL (Wavelength CALibration)
• Calibration en longueur donde de limage (pour
  chaque ordre, modèle 2D)
• EXTRACT
• Extraction optimale du signal spectral
• Et en bonus
• HPF extraction dune coupe de limage
• DISP affichage spectres

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Installation

• Marche sous Mandrake 9.0 mais doit aussi marcher
  sous RedHat, Mac OS 10
• Nécessite PGPLOT (compilateur Fortran!)
• Script dinstallation de Jean-Bernard Emond
• Procédure dinstallation et dutilisation en
  cours de rédaction (voir travaux pratiques)
• Avoir son Linux pour les nuls avec soi !!! ?
• Utiliser FITSView pour visualiser les
  imageshttp//www.nrao.edu/software/fitsview/

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Fichiers Utiles

• ftp//ftp.astro.caltech.edu/pub/pgplot/pgplot5.2.t
  ar.gz
• Programme PGPLOT (graphiques sous Linux)
• display.tar
• quelques programmes de visualisation
• ech.tar
• logiciel Esprit proprement dit
• lib.tar
• bibliothèque de programmes utilisés par Esprit
• data.zip
• les fichiers exemples fournis par Coralie Neiner
  (pas indispensables, mais utiles pour suivre les
  exemples de la procédure)
• thar.arc
• fichiers des raies théorique du Thorium-Argon
• l'atlas papier du Thorium-Argon (scan PDF)
• indispensable pour s'y retrouver dans cette
  "jungle" de raies!!!

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FITSView
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DISP

• F spectre/graphe complet (Full)
• K sélection zone au clavier (Keyboard)
• M sélection zone à la souris (Mouse)
• G ajustement Gaussien calcul de centre

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Ecran de travail
Jean-Pierre dubitatif devant Linux ?
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Images Test (Coralie, 1998)

• Mus98a057 Offset
• Mus98a119 ThAr
• Mus98a120 Flat
• Mus98a108 Psi Ori B2
• Mus98a110 Ome Ori B3 Ha en émission
• Mus98a111 Alp Tau K5 beaucoup de raies

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Trucs Astuces
Ordre Croissant
Bleu (-serré)
Rouge (serré)
Bleu
Rouge
Longueurs donde croissantes
12
Géométrie
100
Bleu (-serré)
Rouge (serré)
Écart12
Ordre 85
Ordre 86
1024
Ligne500
Longueur dOnde croissante
X25 (réfbord)
Truc!
50
50
1024
13
Orientation
14
Paramètres geom_r.in

• Zone utile 50 1024 0 1024
• Orientation Y N Y
• Dispersion le long des colonnes CCD Y
• Longueurs donde augmentent avec les pixelsN
• Flip des images Y
• Position des ordres 25 12 85 1 30

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Où suis-je Dans quelle
16
Spectre ThAr (catalogue)
17
Eureka !!!
Ordre 86
Ordre 85
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Paramètres geom_r.in

• ../data/mus98a120.fits Flat
• ../data/mus98a119.fits ThAr (ou spectre à faire!)
• n pas utilisé
• ../data/mus98a057.fits Offset
• 50 1024 0 1024 Zone utile
• y n y Orientation
• 25 12 85 1 30 Position des ordres
• n Correction slit curvature
• geom_r.dat Fichier coefficients modèle
• y Sauvegarde fichier spectre
• mus119.s Fichier sauvegarde spectre

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Fichier résultat

• Le fichier spectre peut être visualisé avec
  DISP. Normalement, on cherche les raies du
  spectre de la lampe de référence (ThAr) mais on
  peut aussi faire le traitement dun spectre
  stellaire
• Le fichier coefficients servira pour la suite

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Modèle polynomial des ordres
21
Vérification géométrie
22
Sortie Geometry (1/2)
Byte swap on FITS files Flat field exposure
Name of file to read FITS data from
../Data/mus98a120.fits ('Flat
') Comparison Name of file to read FITS data
from ../Data/mus98a119.fits ('ThAr
') Fabry-Perot Name of file to read FITS data
from no fabry-perot exposure provided Offset
Name of file to read FITS data from
../Data/mus98a057.fits ('Bias frame
') Full CCD is 11241124 Input CCD subformat
(pix0, npix for each axis) 50 1024 0 1024 Is
dispersion along CCD columns (y/n) yes Is
wavelength increasing with pixel along orders
(y/n) no Do you want to invert orders (y/n)
yes Trimming and transforming data
files... Trimming and transforming data
files... Trimming and transforming data
files... Removing offset... Accuracy of 2d
offset fit 0.25 ADU Readout noise 2.00
ADU Centre point of first order (at row 500)
25.00 Approximate separation between orders
12 Number of first order and order increment
towards top of CCD 85 1 Maximum number of
orders default 100 30
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Sortie Geometry (2/2)
Counting and locating orders... Found 30
orders on CCD Order 85 is centred at column
25.0 Order 86 is centred at column
37.0 Order 87 is centred at column 49.3
Order 88 is centred at column
61.6 Measuring order curvature... Rms
accuracy of 2d fit to order location 0.040
pix Building coordinate system... Looking for
columns with more than 11.00 of maximum flux...
Order 85 columns -2.0 to 2.0 Order 86
columns -2.0 to 2.0 Order 87 columns
-2.0 to 2.0 Order 88 columns -2.0 to
2.0 Correcting pixel to pixel sensitivity
differences... Do you want to correct slit
curvature (y/n) no Name of file to save
geometry info to geom_r.dat Do you want to save
the reduced comparison spectrum (y/n)
yes Collapsing frame columns... Name of file to
save Stokes profiles to mus119.s
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geom_r.in à StVéran

• ../stveran/FLAT1.FIT
• ../stveran/ZETTAU1.FIT
• n
• ../stveran/BIAS1.FIT
• 0 2000 0 2000
• y n n
• 876 31 85 1 20
• n
• geom_r.dat
• y
• zettau.s

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Recouvrement des ordres
Ordre N
Ordre N1
26
Nos raies de référence
Ordre 85
Ordre 86
27
WCAL
L1
L2
L1658.3906 X1102.5799 L2664.3790 X2699.7462 D
ispersion (L2-L1)/(X2-X1)
0.010028 nm/pixel L0 L1-DispersionX1
657.362 nm
L1
L0
L1
X1
X2
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Paramètres wcal_r.in

• mus119.s Fichier de raies Musicos
• 30 Nbre dordres
• 85 1 1er ordre incrément
• 85 657.362 0.010028 N ordre, L0, Dispersion
• thar.arc Catalogue de raies
• th_r.ws Spectre de raies calibré
• calib_r.dat Modèle 2D de calibration

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Sortie Wcal (1/4)
Uncalibrated spectrum of comparison lamp Name
of file to read Stokes I profiles from
mus119.s How many orders in the spectrum
30 Number of starting order (pix 0 to 1023) and
order increment 85 1 Order to be calibrated
first 85 Approx lam0 (nm) and disp. (nm/pix)
for order 85 657.3620 0.010003 Name of file to
read th-ar line wavelengths from
thar.arc Identifying comparison lines in order
85... Line _at_ 657.6122 nm not found in
spectrum Feature _at_ pix 102.58 (658.3903 nm)
identified as line _at_ 658.3906 nm Line _at_
658.4372 nm not found in spectrum Feature _at_
pix 699.74 (664.3699 nm) identified as line _at_
664.3698 nm Preliminary calibration of order
85 rms acc. 0.83 pm (pix0 657.4729
dlam 0.009888) Identifying comparison lines in
order 86... Line _at_ 658.0230 nm not found in
spectrum Feature _at_ pix 884.74 (658.3904 nm)
identified as line _at_ 658.3906 nm
(X1)
(X2)
30
Sortie Wcal (2/4)
Feature _at_ pix 903.38 (496.8759 nm)
identified as line _at_ 496.8755 nm Feature _at_ pix
922.22 (497.0073 nm) identified as line _at_
497.0079 nm Feature _at_ pix 952.16 (497.2151
nm) identified as line _at_ 497.2160 nm
Preliminary calibration of order 114 rms acc.
1.05 pm (pix0 490.2853 dlam
0.007379) Rejecting blended lines... Order
85 Line _at_ 657.7215 nm rejected
Line _at_ 658.8539 nm rejected Line _at_ 659.1484
nm rejected Line _at_ 661.3374 nm rejected
Line _at_ 666.4051 nm rejected Order 86
Line _at_ 655.8876 nm rejected Line _at_
657.7215 nm rejected Line _at_ 658.8539 nm
rejected Line _at_ 659.1484 nm rejected
Order 87 Line _at_ 643.8916 nm rejected
31
Sortie Wcal (3/4)
Calibrating orders 85 to 114... gtgtgt Mean
rms accuracy 1.24 pm Rms accuracy of order
85 calibration 0.86 pm (max dev 1.89 pm)
Mean spectral resolution in order 85 36145
Rms accuracy of order 86 calibration 0.83 pm
(max dev 1.71 pm) Mean spectral resolution
in order 86 36732 Line _at_ 643.7761 pm
rejected (dev -7.57 pm) Line _at_ 648.1302
pm rejected (dev -15.14 pm) Line _at_
649.3778 pm rejected (dev 17.33 pm) Rms
accuracy of order 87 calibration 1.60 pm (max
dev 3.91 pm) Mean spectral resolution in
order 87 36562 Line _at_ 643.7761 pm
rejected (dev -10.44 pm) Rms accuracy of
order 88 calibration 1.16 pm (max dev 2.44
pm) Mean spectral resolution in order 88
38170 Rms accuracy of order 89 calibration
1.44 pm (max dev 3.66 pm)
32
Sortie Wcal (4/4)
Checking calibration from orders overlap...
Overlap accuracy between orders 86 and 85
-0.06 pix _at_ 658.3906 nm (respective shifts of
-0.73 pm and -0.12 pm) -0.03 pix _at_
659.3939 nm (respective shifts of -0.24 pm and
0.06 pm) Overlap accuracy between orders 87
and 86 0.38 pix _at_ 650.6987 nm
(respective shifts of 1.95 pm and -1.71 pm)
WARNING!! 0.01 pix _at_ 650.9050 nm
(respective shifts of 0.61 pm and 0.55 pm)
0.12 pix _at_ 651.2364 nm (respective shifts of
1.40 pm and 0.24 pm) 0.01 pix _at_
651.3846 nm (respective shifts of 0.67 pm and
0.61 pm) Overlap accuracy between orders 88
and 87 0.07 pix _at_ 643.1555 nm
(respective shifts of 0.00 pm and -0.67 pm)
-0.43 pix _at_ 644.1899 nm (respective shifts of
-2.44 pm and 1.65 pm) WARNING!! 0.11
pix _at_ 644.3860 nm (respective shifts of 0.79 pm
and -0.31 pm) Name of file to save Stokes
profiles to th_r.ws Name of file to save
calibration table from calib_r.dat
33
Wcal check ok ?
34
Wcal check pas ok ?
35
Spectre de raies calibré
Note on voit bien le recouvrement des ordres
36
Paramètres EXTRACT

• ../Data/mus98a110.fits Image spectre à extraire
• ../Data/mus98a120.fits Image Flat
• ../Data/mus98a057.fits Image Offset
• geom_r.dat Résultat GEOMETRY
• 5 2 Gain Bruit (???)
• y Extraction Optimale ?
• 10 Seuil
• y Calibration disponible ?
• calib_r.dat Résultat WCAL
• n Normalisation ?
• mus110.spc Fichier de sortie

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Sortie Extract (1/2)
Byte swap on FITS files Stellar exposure Name
of file to read FITS data from
../Data/mus98a108.fits ('HD35715
') Flat field Name of file to read FITS data
from ../Data/mus98a120.fits ('Flat
') Offset Name of file to read FITS data from
../Data/mus98a057.fits ('Bias frame
') Name of file to read geometry info from
geom_r.dat Detector gain (e/ADU) and read-out
noise (e) 5.000 2.000 Optimal extraction of
spectrum (y/n) yes Rejection threshold default
10.0 10.0 Trimming and transforming data
files... Trimming and transforming data
files... Trimming and transforming data
files... Removing offset... Accuracy of 2d
offset fit 0.25 ADU Readout noise 2.00
ADU Setting up error bars array... Building
coordinate system... Looking for columns with
more than 2.00 of maximum flux... Order 85
columns -2.5 to 2.5 Order 86 columns
-2.5 to 2.5
38
Sortie Extract (2/2)
Order 113 columns -3.0 to 2.5 Order
114 columns -3.0 to 2.5 Correcting pixel to
pixel sensitivity differences... Removing
background... Accuracy of 2d background fit
2.55 ADU Normalising to flat field
flux... Optimal extraction of spectrum...
Extracting order 85 Rejecting pixel _at_ 39
873 (val 2.362e-02, dev 23.74 sig)
Rejecting pixel _at_ 43 945 (val 1.509e-02,
dev 23.61 sig) Do you have calibration
information yes Name of file to read
calibration table from calib_r.dat Correcting
wavelength scale from Earth motion... Some
information is missing in file headers Do you
want spectrum continuum to be normalised
no Displaying SN statistics... Signal to noise
ratio in order 114 Igt 210 Signal to
noise ratio in order 113 Igt 210
Signal to noise ratio in order 112 Igt 220

(page suivante)
39
Extraction des ordres
40
Exemple de spectre
Ha
Doublet Sodium
mus108 Omi Ori
41
Exemple de spectre
42
Recouvrement
H-alpha
43
Recouvrement (détail)
44
Et pour les frustrés de Linux
45
Et maintenant travaux pratiques !!!