מערכת Robo-AO נתמך על ידי שיתוף פעולת מוסדות שותפים, המכון טכנולוגי של קליפורניה והמרכז הבין אוניברסיטאי לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה, על ידי הקרן הלאומית למדע תחת גרנט מס &#39;AST-0906060 וAST-0960343, על ידי מענק מטעם הר. קובה האסטרונומי קרן ועל ידי מתנה מסמואל Oschin.

1. נהלים טרום התבוננות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ערוך רשימה של מטרות האסטרונומיות שנצפו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את זמני החשיפה הכוללים דרוש לכל מטרה להגיע לאות לרעש יחס נדרש בכל מסנן מדעי ושילוב מצלמה הרצויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעביר את רשימת מטרות אסטרונומיות שנצפו עד USSTRATCOM גדול מ 3 ימים מראש של תצפיות. הם ישלחו חזרה הודעה חזויה הימנעות (PAM) המציין &#39;החלונות פתוחים &quot;- הפעמים בטוחה לשימוש במערכת הליזר בכל יעד מבוקש מבלי לפגוע לווינים פוטנציאליים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את מערכת Robo-AO על הטלסקופ בשעות היום, אם לא עשה זאת (למשל רובו-AO על P60 טלסקופ 1.5-מ &#39;במצפת פאלומר, קליפורניה; איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרגם מראה הקפל הראשון כדי לחשוף את הטלסקופ הפנימי וסימולטור מקור לחיישן ליזר חזית הגל, ולהפעיל את מקור הליזר המדומה. &lt;/ Li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלט את עמדותיהם של דימויי הליזר המדומים על מצלמת חיישן חזית הגל. עמדות אלה משמשות כמדידות מדרון התייחסות לחיישן חזית גל שאק-הרטמן ותקוזזנה מהמדידות הבאות על שמים. הליך זה מכייל שינויים אופטיים קטנים ביישור המכשיר עקב טמפרטורות משתנות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחזיר את מראה הקפל הראשון למקומו המקורי ולכבות את מקור הליזר המדומה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור USSTRATCOM שעה אחת לפני ההתבוננות כדי להודיע ​​להם על הפעילות המתוכננת של הלילה ולקבל את כל עדכונים או שינויים בPAM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל ליזר אולטרה הסגול 10-W על תוך השארת התריס המיותר סגור. מערכת קירור נוזלית מווסתת את הטמפרטורה של משאבות דיודת הליזר בתוך ודורשת שעות כדי לייצב כ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו שתנאים בטוחים כדי לפתוח את כיפת הטלסקופ פעם הוא כהה מספיק להתבוננות. זה כולל מגוון בטוחללחות, דיכאון נקודת טל, משקעים, מהירות רוח, וחלקיקים הנישאים באוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את כיפת הטלסקופ וצבע על כוכב בהיר יחסית (מ &#39;V ≤ 5) מעל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ולמקד את הטלסקופ למיצוב שני מראה הטלסקופ עד הכוכב הוא בהתמקדות הטובה ביותר המשוערת (רוחב תמונה קטן). הערכה ידנית מתמונה חייה מאחת ממצלמות המדע היא מספיק. </li></ol> 2. תיקון גבוה כדי Adaptive Optics <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר יעד אסטרונומית שיש &quot;חלון פתוח&quot; מספיק ארוך פי PAM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר התראה לסוף &quot;החלון הפתוח&quot; עם חיץ של לפחות דקה 1. אם השעון מעורר מצלצל במהלך תצפית, מייד תריס הליזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוון את הטלסקופ לכיוון היעד האסטרונומי שנבחר. מסגר את האובייקט (ים) בתחום של הנוף של מצלמות המדע על ידי התאמת הטלסקופ מצביע בהתאם לצורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אשר שמראה uplink ליזר טיפ להטות מרוכז בטווח שלה לפני פתיחת תריסי הליזר הפנימיים ומיותרים - הפצת הליזר בשמים (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלט שני של נתונים ממצלמת החיישן Wavefront, כ 1200 מסגרות, בעוד התריס האופטי תא Pockels כבוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב חציוני תמונה מנתונים אלה. זה ישמש כמסגרת רקע ללחסר כל הטיה חשמלית או אופטית מתמונות שנתפסו על ידי מצלמת חיישן חזית הגל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפוך את המערכת מפעילה תא Pockels על כך שפעימות הליזר מ10 ק&quot;מ מועברות לחיישן חזית הגל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיפוש ספירלת מראה קצה-Tilt uplink עד דפוס שאק-הרטמן של תמונות ליזר מופיע במצלמת חיישן חזית הגל (איור 4 ב). השאר את מראה קצה-Tilt uplink בעמדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלט תמונת רקע חיישן חזית גל חדשה תוך תא Pockels מופעל o רגעFF. זה הכרחי כרקע השינויים האופטיים מעט כמו הליזר הצביעו לכיוונים שונים על ידי מראה uplink טיפ ההטיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל המערכת גבוהה כדי אדפטיבית אופטיקה. בשלב זה שליטה 2 לולאות מופעלות בו זמנית; את העמדות של כל תמונת ליזר נוצרה על ידי מערך לנסלט חיישן חזית הגל משמשות לנהוג מפעילי המראה deformable כדי לשטח את גלי האור שאינם מישוריים נכנסים לטלסקופ לפני שהם מפיצים למצלמות המדע . ממוצע משוקלל של מדידות העמדה משמש גם לפקד על מראה uplink קצה-Tilt לשמור centration של הדפוס של תמונות ליזר בחיישן חזית הגל. </li></ol> 3. התבוננות בגלויה (עם תיקון רישום לאחר מעשה) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר את המיקום של גלגלים לסינון הרצוי התבוננות המסנן (הים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר את הזווית של המנסרות כאלה ADC שהפיזור המנסרתי אטמוספרי השיורי ממוזער עלאת המכשירים המדעיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את זמן החשיפה וגודל מסגרת על המצלמה כך שיש שיעור מינימאלי מסגרת העברת מסגרת ~ 10 הרץ, עם 30 הרץ מועדף EMCCD. נתונים מתועדים בקצב הזה יהיה בדרך כלל להפחית את תנועת תמונה תוך החשיפה למתחת לרזולוציה זוויתי עקיף המוגבלת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את רווח אלקטרוני כפל על המצלמה כזאת שעוצמתו המרבית של היעדים היא כמחצית מעמיקה גם של הגלאי או בערך מרבי של 300 ליעדים העמומים EMCCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למטרות חלשות, אלה פחות או יותר גדולים מגודל של כוכבי 15, להאט את קצב הפריימים של מצלמת EMCCD למטה עד שיש לפחות ~ פוטוני 5-10 להתגלות בליבה של פונקצית התפשטות נקודת התמונה. אמנם זה מוביל לטשטוש תנועת תמונה נוסף בתוך מסגרות והקטנת רזולוציה זוויתית (למשל נ&quot;צ 40;. בערך כפול מרזולוציה עקיפה המוגבלת במ &#39;r ~ 16.5 ת&quot;אrgets), כמה פוטוני ליבה נדרשים לעיבוד רישום לאחר המעשה נכון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקליט סט רציף של תמונות ממצלמת EMCCD עד זמן החשיפה המשולבת הכולל שווה לזמן מחושב ב1.2. </li></ol> 4. התבוננות באינפרא האדום (עם תיקון גלוי עצה-Tilt) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את גלגל המסנן מול מצלמת EMCCD למסנן פס רחב, כלומר מסנן ברור או λ&gt; מסנן 600nm ארוך לעבור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב לעמדת פיקסל של האובייקט כדי לשמש כמקור מדריך טיפ שיפוע על מצלמת EMCCD תוך התבוננות בתמונת חיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הגדרות readout המצלמה לערכים הבאים: פיקסלים סל בפקטור של 4, ולהגדיר את אזור readout תת מסגרת מסגרת ההעברה להיות כולל של 2 × 2 פיקסלים זרקו לפח מתמקדים בתפקיד שצוין קודם לכן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את קצב EMCCD מצלמת מסגרת ורווח כפל אלקטרונים כדי להתאים את הבהירות של הקצה-Tiltתנחה את המקור. במסגרת שיעור של 300 הרץ עדיף (לרוחב פס תיקון שליטה בלולאה של ~ 30 הרץ), אך ניתן להוריד במידת צורך לעצמים חיוורים בעלות תיקון באיכות נמוכה יותר טיפ הטיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל בקצה להטות בקרת הלולאה. זה יהיה לחשב את מיקום מקור המדריך הנוכחי ולפקד על מראה תיקון קצה-Tilt המהיר לנהוג את עמדתה בפני מרכז אזור פיקסל זרק לפח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקליט תמונות ממצלמת אינפרא האדום עד למועד החשיפה המשולב הכולל שווה לזמן מחושב ב1.2. זמני חשיפה בפריים יחיד מרביים יהיו מוגבלים רק על ידי רוויה בין פליטת אינפרא אדום, מהשמים, הכלי או האובייקט, או על ידי זרם חושך ממערך אינפרא האדום. כיוונים עשויים לנוע בין חלקיקים שניים לכמה דקות. </li></ol> 5. סוף נהלי הלילה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את כיפת הטלסקופ ולהצביע הטלסקופ למסך השטוח בעת ההתבוננות היא מוחלטת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הליזרופנה USSTRATCOM עם סיכום של הפעילות הלילית בתוך 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המנורה שטוחת הכיפה על. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקליט סדרה של תמונות מלאות מסגרות בשתי מצלמות אינפרא אדומות וEMCCD של התאורה שטוחה התחום המיוצרת על ידי המנורה שטוחת הכיפה על המסך השטוח לכל מסנן אסטרונומים השתמש בלילה הקודם. עוצמת השדה שטוח בכל פיקסל מייצגת את היעילות הקוונטית היחסית המשולבת של טלסקופ, המערכה אדפטיבית אופטיקה, מסננים והמצלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המנורה השטוחה הכיפה מעל ומעבר למסנני החוסמים מול כל מצלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקליט סדרה של תמונות כהות על שתי המצלמות המקבילות לטווח של זמני חשיפה ופורמטי תמונה שנרשמו במהלך הלילה הקודם. המסגרות הכהות משמשות להסרת הטיה עקב רעש נוכחי ואלקטרוני אפל מנתונים שנרשמו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחנות את הטלסקופ. </li></ol> 6. עיבוד תמונות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יצירת ג כהה יחידתמונת alibration מהחציון של כל סדרת דמות אפלה נרשמה ב5.6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליצור תמונת כיול שטוח שדה לכל מסנן בכל מצלמה על ידי חישוב הממוצע של כל סדרת תמונה שטוחה תחום נרשם ב5.4), החסרת התמונה החשוכה הכיול המתאימה ולאחר מכן חלק את התמונה כולה על ידי ערך פיקסל החציוני במסגרת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיסור התמונה המתאימה הכהה כיול והפער ידי כיול התמונה שטוחה שדה לכל תמונת מדע על שמים נרשם ממצלמות EMCCD ואינפרא האדומים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Re-מרכז מכויל תמונות מדע מכל תצפית על ידי יישור פיקסל הבהיר ולהוסיף את התמונות יחד כדי ליצור תמונה מוערמת. רוטינות מתוחכמות יותר לרישום תמונה משופר יכולות לשמש גם 39,41. </li></ol>

<ol>
	<li>Baranec, C., Dekany, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+a+MEMS-based+Shack-Hartmann+wavefront+sensor+with+adjustable+pupil+sampling+for+astronomical+adaptive+optics.">Study of a MEMS-based Shack-Hartmann wavefront sensor with adjustable pupil sampling for astronomical adaptive optics.</a> Applied Optics. 47, 5155-5162 (2008).</li><li>Baranec, C., Riddle, R., Ramaprakash, A. N., Law, N., Tendulkar, S., Kulkarni, S. R., Dekany, R., Bui, K., Davis, J., Burse, M., Das, H., Hildebrandt, S., Smith, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robo-AO:+autonomous+and+replicable+laser-adaptive-optics+and+science+system.">Robo-AO: autonomous and replicable laser-adaptive-optics and science system.</a> Proc. SPIE. 8447, 844704-84 (2012).</li><li>Huygens, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Celestial Worlds discover'd: or, Conjectures concerning the inhabitants, plants and productions of the worlds in the planets. , (1722).</li><li>Newton, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Opticks. , (1704).</li><li>Babcock, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+possibility+of+compensating+astronomical+seeing.">The possibility of compensating astronomical seeing.</a> Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 65, 229-236 (1953).</li><li>Linnik, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+possibility+of+reducing+atmospheric+seeing+in+the+image+quality+of+stars.">On the possibility of reducing atmospheric seeing in the image quality of stars.</a> Opt. Spectrosc. 3, 401-402 (1957).</li><li>Duffner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Adaptive Optics Revolution: A History. , (2009).</li><li>Fugate, R. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+Guide+Star+Adaptive+Optics.">Laser Guide Star Adaptive Optics.</a> , (1992).</li><li>Hardy, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Adaptive Optics for Astronomical Telescopes. , (1998).</li><li>Hart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+astronomical+adaptive+optics.">Recent advances in astronomical adaptive optics.</a> Applied Optics. 49, D17-D29 (2010).</li><li>Davies, R., Kasper, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+Optics+for+Astronomy.">Adaptive Optics for Astronomy.</a> Annu. Rev. Astron. Astrophys. , (2012).</li><li>Esposito, S., Riccardi, A., Pinna, E., Puglisi, A., Quir&#243;s-Pacheco, F., Arcidiacono, C., Xompero, M., Briguglio, R., Agapito, G., Busoni, L., Fini, L., Argomedo, J., Gherardi, A., Stefanini, P., Salinari, P., Brusa, G., Miller, D., Guerra, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+Binocular+Telescope+Adaptive+Optics+System:+new+achievements+and+perspectives+in+adaptive+optics.">Large Binocular Telescope Adaptive Optics System: new achievements and perspectives in adaptive optics.</a> Proc. SPIE. 8149, 814902 (2011).</li><li>Wizinowich, P., Acton, D. S., Shelton, C., Stomski, P., Gathright, J., Ho, K., Lupton, W., Tsubota, K., Lai, O., Max, C., Brase, J., An, J., Avicola, K., Olivier, S., Gavel, D., Macintosh, B., Ghez, A., Larkin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+Light+Adaptive+Optics+Images+from+the+Keck+II+Telescope:+A+New+Era+of+High+Angular+Resolution+Imagery.">First Light Adaptive Optics Images from the Keck II Telescope: A New Era of High Angular Resolution Imagery.</a> Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 112, 315-319 (2000).</li><li>Minowa, Y., Hayano, Y., Oya, S., Hattori, M., Guyon, O., Egner, S., Saito, Y., Ito, M., Takami, H., Garrel, V., Colley, S., Golota, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+Subaru+adaptive+optics+system+AO188.">Performance of Subaru adaptive optics system AO188.</a> Proc. SPIE. 7736, 77363N (2010).</li><li>Marchetti, E., Brast, R., Delabre, B., Donaldson, R., Fedrigo, E., Frank, C., Hubin, N., Kolb, J., Lizon, J. -. L., Marchesi, M., Oberti, S., Reiss, R., Santos, J., Soenke, C., Tordo, S., Baruffolo, A., Bagnara, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-sky+Testing+of+the+Multi-Conjugate+Adaptive+Optics+Demonstrator.">On-sky Testing of the Multi-Conjugate Adaptive Optics Demonstrator.</a> The Messenger. , 129-128 (2007).</li><li>Rigaut, F., Neichel, B., Bec, M., Boccas, M., d'Orgeville, C., Fesquet, V., Galvez, R., Gausachs, G., Trancho, G., Trujillo, C., Edwards, M., Carrasco, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Gemini+Multi-Conjugate+Adaptive+System+sees+star+light.">The Gemini Multi-Conjugate Adaptive System sees star light.</a> , (2011).</li><li>Hart, M., Milton, N. M., Baranec, C., Powell, K., Stalcup, T., McCarthy, D., Kulesa, C., Bendek, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+ground-layer+adaptive+optics+system+with+multiple+laser+guide+stars.">A ground-layer adaptive optics system with multiple laser guide stars.</a> Nature. 466, 727-729 (2010).</li><li>Troy, M., Dekany, R. G., Brack, G., Oppenheimer, B. R., Bloemhof, E. E., Trinh, T., Dekens, F. G., Shi, F., Hayward, T. L., Brandl, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Palomar+adaptive+optics+project:+status+and+performance.">Palomar adaptive optics project: status and performance.</a> Proc. SPIE. 4007, 31-40 (2000).</li><li>Cenko, S. B., Fox, D. B., Moon, D. -. S., Harrison, F. A., Kulkarni, S. R., Henning, J. R., Guzman, C. D., Bonati, M., Smith, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+automated+Palomar+60+inch+telescope.">The automated Palomar 60 inch telescope.</a> Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 118, 1396-1406 (2006).</li><li>Shporer, A., Brown, T., Lister, T., Street, R., Tsapras, Y., Bianco, F., Fulton, B., Howell, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Astrophysics+of+Planetary+Systems:+Formation,+Structure,+and+Dynamical+Evolution.">The Astrophysics of Planetary Systems: Formation, Structure, and Dynamical Evolution.</a> Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium. 276, 553-555 (2011).</li><li>Baranec, C., Dekany, R., Kulkarni, S., Law, N., Ofek, E., Kasliwal, M., Velur, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deployment+of+low-cost+replicable+laser+adaptive+optics+on+1-3+meter+class+telescopes.">Deployment of low-cost replicable laser adaptive optics on 1-3 meter class telescopes.</a> Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. , (2009).</li><li>Ofek, E. O., Law, N., Kulkarni, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+makeup+of+galaxies.">Mass makeup of galaxies.</a> Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. , (2009).</li><li>Morton, T. D., Johnson, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+low+false+positive+probabilities+of+Kepler+planet+candidates.">On the low false positive probabilities of Kepler planet candidates.</a> The Astrophysical Journal. 738, 170 (2011).</li><li>Erickcek, A. L., Law, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrometric+microlensing+by+local+dark+matter+subhalos.">Astrometric microlensing by local dark matter subhalos.</a> The Astrophysical Journal. 729, 49 (2011).</li><li>Law, N. M., Kulkarni, S. R., Dekany, R. G., Baranec, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planets+around+M-dwarfs+-+astrometric+detection+and+orbit+characterization.">Planets around M-dwarfs - astrometric detection and orbit characterization.</a> Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. , (2009).</li><li>Kulkarni, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cosmic+Explosions+(Optical+Transients).">Cosmic Explosions (Optical Transients).</a> arXiv:1202.2381. , (2012).</li><li>Goldstein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pockels+Cell+Primer.">Pockels Cell Primer.</a> Laser Focus. , (1968).</li><li>Zigman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+near+ultraviolet+radiation+on+the+lens+and+retina.">Effects of near ultraviolet radiation on the lens and retina.</a> Documenta Ophthalmologica. 55, 375-391 (1983).</li><li>American National Standard for Safe Use of Lasers. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ANSI Z136.1-2007. , (2007).</li><li>Thompson, L. A., Teare, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rayleigh+laser+guide+star+systems:+application+to+the+University+of+Illinois+seeing+improvement+system.">Rayleigh laser guide star systems: application to the University of Illinois seeing improvement system.</a> Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 114, 1029-1042 (2002).</li><li>Department of Defense. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Instruction 3100.11. Illumination of objects in space by lasers. , (2000).</li><li>Platt, B. C., Shack, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=History+and+principles+of+Shack-Hartmann+wavefront+sensing.">History and principles of Shack-Hartmann wavefront sensing.</a> J. Refract. Surg. 17, S573-S577 (2001).</li><li>Milton, N. M., Lloyd-Hart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disk+Harmonic+Functions+for+Adaptive+Optics+Simulations.">Disk Harmonic Functions for Adaptive Optics Simulations.</a> , (2005).</li><li>Bifano, T., Cornelissen, S., Bierden, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MEMS+deformable+mirrors+in+astronomical+adaptive+optics.">MEMS deformable mirrors in astronomical adaptive optics.</a> , (2005).</li><li>Rigaut, F., Gendron, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+guide+star+in+adaptive+optics:+the+tilt+determination+problem.">Laser guide star in adaptive optics: the tilt determination problem.</a> Astron. Astrophys. 261, 677-684 (1992).</li><li>Devaney, N., Goncharov, A. V., Dainty, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromatic+effects+of+the+atmosphere+on+astronomical+adaptive+optics.">Chromatic effects of the atmosphere on astronomical adaptive optics.</a> Applied Optics. 47, 8 (2008).</li><li>Basden, A. G., Haniff, C. A., Mackay, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+counting+strategies+with+low-light-level+CCDs.">Photon counting strategies with low-light-level CCDs.</a> Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 345, 985-991 (2003).</li><li>Law, N. M., Mackay, C. D., Baldwin, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lucky+imaging:+high+angular+resolution+imaging+in+the+visible+from+the+ground.">Lucky imaging: high angular resolution imaging in the visible from the ground.</a> Astronomy and Astrophysics. 446, 739-745 (2006).</li><li>Law, N. M., Kraus, A. L., Street, R., Fulton, B. J., Hillenbrand, L. A., Shporer, A., Lister, T., Baranec, C., Bloom, J. S., Bui, K., Burse, M. P., Cenko, S. B., Das, H. K., Davis, J. C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+new+eclipsing+white-dwarf+-+M-dwarf+binaries+discovered+in+a+search+for+transiting+Planets+around+M-dwarfs.">Three new eclipsing white-dwarf - M-dwarf binaries discovered in a search for transiting Planets around M-dwarfs.</a> The Astrophysical Journal. , (2012).</li><li>Law, N. M., Mackay, C. D., Dekany, R. G., Ireland, M., Lloyd, J. P., Moore, A. M., Robertson, J. G., Tuthill, P., Woodruff, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Getting+Lucky+with+Adaptive+Optics:+Fast+Adaptive+Optics+Image+Selection+in+the+Visible+with+a+Large+Telescope.">Getting Lucky with Adaptive Optics: Fast Adaptive Optics Image Selection in the Visible with a Large Telescope.</a> The Astrophysical Journal. 692, 924-930 (2009).</li><li>Gupta, R., Burse, M., Das, H. K., Kohok, A., Ramaprakash, A. N., Engineer, S., Tandon, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IUCAA+2+meter+telescope+and+its+first+light+instrument+IFOSC.">IUCAA 2 meter telescope and its first light instrument IFOSC.</a> Bulletin of the Astronomical Society of India. 30, 785 (2002).</li><li>Choi, P. I., Severson, S. A., Rudy, A. R., Gilbreth, B. N., Contreras, D. S., McGonigle, L. P., Chin, R. M., Horn, B., Hoidn, O., Spjut, E., Baranec, C., Riddle, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=KAPAO:+a+Pomona+College+adaptive+optics+instrument.">KAPAO: a Pomona College adaptive optics instrument.</a> Bulletin of the American Astronomical Society. 43, (2011).</li></ol>

המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.

השיטה שהוצגה כאן מתארת ​​הפעלה הידנית של מערכת ליזר Robo-AO אדפטיבית אופטיקה. בפועל, רובו-AO פועל באופן אוטומטי; הרוב המכריע של הליכים נשלטים על ידי רצף רובוטית המבצע את אותם צעדים באופן אוטומטי. מערכת Robo-AO תוכננה עבור שכפול פשוט במחיר צנוע, עם חומרים (~ USD600K) ועבודה בהיותו חלק של העלות של אפילו טלסקופ 1.5-מ &#39;. אמנם יש בערך 20 טלסקופים אופטיים ברחבי העולם יותר מ 5 מ &#39;קוטר, טלסקופים במספר 1-3 מ&#39; המעמד היטב מעל למאה וצפויים כמארחים פוטנציאליים לשיבוטי Robo-AO. בנוסף למערכת הנוכחית נפרסה בP60 טלסקופ 1.5-מ &#39;, הראשון של בתקווה שיבוטים רבים מפותח עבור 2-מ&#39; IGO טלסקופ 42 במהרשטרה, הודו, וריאנט באמצעות כוכבים בהירים במקום ליזר לחזית גל חישה הוא להיות גommissioned בטלסקופ 1-מ &#39;בהר שולחן, 43 ע&quot;א. מהפכה במדע עקיף מוגבל עשויה להיות בהישג יד.

ההשפעה של מערבולת האטמוספרית על הדמית אסטרונומית הוכרה לראשונה לפני מאה שנים על ידי כריסטיאן הויגנס 4 ואייזק ניוטון 5. עיצובי 1 הרעיוני מסתגל אופטיקה כדי לפצות על ההשפעות של מערבולת פורסמו באופן עצמאי על ידי הוראס בקוק 6 ו 7 ולדימיר Linnik בשנת 1950. משרד הגנה של ארה&quot;ב אז ממן את הפיתוח של המערכות הראשונות אדפטיבית אופטיקה בשנת 1970 לצורך הלוויינים זרים הדמיה בתקופת המלחמה הקרה 8. קהילת האסטרונומית האזרחית עשתה התקדמות מערכות מתפתחות בשנת 1980, עם זאת, לאחר ביטול סיווג של מחקר צבאי באופטיקה מסתגלת ב1992 (מס &#39;אסמכתא 9), אירע פיצוץ הוא במספר ובמורכבות של מערכות אסטרונומיות 10. רוב הטלסקופים הגלויים ואינפרא אדומים כ 20 היום עם פתחים גדולים יותר מ 5 מטרים הם equippeד עם מערכות המסתגלות אופטיקה (שופטים למשל. 11-19). כטלסקופים גדולים יותר, ובכך מסוגלים יותר באיסוף האור, יש רווחים גדולים יותר ברזולוציה ורגישות בעת שימוש באופטיקה מסתגלת. למרבה הצער, גדול טלסקופ מערכות אופטיקה אדפטיבית הן מורכבות מאוד ומוגבל בפעילותם לאורכי גל קרובי אינפרא אדום בשל טכנולוגיה נוכחית: הם דורשים צוותות של צוות תמיכה, לעתים קרובות עם תקורה התבוננות גדולה, וגישה למשאבים נדירים ויקרים אלו היא גם מוגבל. בקצה השני של ספקטרום הגודל, יש גם מעל הטלסקופים 1-100 בכיתת מטר 1-3, אבל מעטים מאוד מהם מצוידים באופטיקה מסתגלת. תיקון מערבולת האטמוספרית, גם בתחום אור הנראה קצר יותר, הופך צייתן עם טכנולוגיה נוכחית בטלסקופים הקטנים האלה כי הם נראים דרך נפח קטן בהרבה של מערבולת האטמוספרית (איור 1). הסכום הכולל של מערבולת-induced קשקשים אופטיים שגיאה כמעט באופן יחסי לקוטר מראת הטלסקופ הראשי והפוכים עם אורך גל ההתבוננות. אותה טכנולוגית הסתגלות אופטית המשמשת לאור קרוב אינפרא אדום על הטלסקופים הגדולים יותר ניתן להשתמש באור הנראה בטלסקופים צנועים בגודל. בנוסף, טלסקופים רבים של קנה מידה זה או שretrofitted (נ&quot;צ למשל. 20) או שזה עתה נבנו רובוטית עם יכולות מלאות, מרחוק ו / או אוטונומיות (למשל שופט. 21), באופן משמעותי להגדיל את היעילות של מתקנים אלה. אם מצויד באופטיקה אדפטיבית, טלסקופים אלה היו מציעים פלטפורמה משכנעת להמשיך בתחומים רבים של מדע אסטרונומיה שאחרת לא מעשיים או בלתי אפשריים עם הטלסקופ גדול אדפטיבית אופטיקה 22 מערכות. השתברות מוגבל בסקרים ממוקדים של עשרות אלף מטרות 23,24, ניטור ארוך טווח 25,26, ואפיון מהיר חולף בשדות צפופים 27, אפשריים עם אופטיקה מסתגלת על פתחים צנועים אלה. כדי לחקור את חלל התגלית חדשה זו, יש לנו תוכננתי ויושמה מערכת חסכונית חדשה אדפטיבית אופטיקה לטלסקופי 1-3 מטר בכיתה, רובו-AO (2,3 refs.; איור 2). כמו במערכות ליזר אחרות אדפטיבית אופטיקה, רובו-AO כולל מספר מערכות עיקריות: מערכת הליזר; סט של אלקטרוניקה; ומכשיר המותקנים במוקד Cassegrain של הטלסקופ (מאחורי המראה הראשוני; איור 3) שבו שוכן במהירות גבוהה תריס אופטי, חיישן Wavefront, correctors Wavefront, מכשירים מדעיים ומקורות כיול. העיצוב רובו-AO מוצג בזאת מדגים כיצד ליזר מערכת אופיינית אופטיקה אדפטיבית פועלת באימון. הליבה של מערכת ליזר Robo-AO היא ליזר Q-switched 10-W סגול עלה בהרכבת מקרן סגורה בצד של הטלסקופ. החל עם הליזר עצמו, ליזרמקרן ומשלב תריס מיותר, בנוסף לתריס הפנימי של הליזר, לביטחון נוסף; צלחת חצי גל להתאים את הזווית של קיטוב ליניארי צפוי; ומראה uplink טיפ הטיה לשניהם לייצב את עמדת קרן הליזר לכאורה בשמים כדי לתקן את הטלסקופ וכפף. עדשה דו קמורה בשלב מוקד מתכוונן מרחיבה את קרן הליזר כדי למלא עדשת 15 סנטימטר פלט צמצם, שאופטי הוא להטות למראה קצה-Tilt. העדשה מתמקדת תפוקת אור הליזר למרחק קו ראייה של 10 ק&quot;מ. כפעימות ליזר (~ 35 ns הארוך כל 100 μs) להפיץ דרך האטמוספרה מהמקרן, חלקיק זעיר של פיזור פוטוני ריילי את המולקולות ואוויר לשוב לטלסקופ (איור 2 ב &#39;). הפוטונים המפוזרים חוזרים מקורן בדרך למעלה כולו של הליזר, ואחרת היה מופיעים כפס שהייתי לבצע את מדידות Wavefront לא מדויקות. תוך הסתגלות אופטיקה instrument, Pockels תריס אופטי במהירות גבוהה תא 28 משמש להעברת אור ליזר חוזר רק מסתם פרוסה צרה של האווירה מסביב למוקד 10 קילומטר המקרן, וכתוצאה מהליזר מופיע ככתם. מיתוג של תא Pockels הוא מונע על ידי אותו שעון האדון כליזר פעם, באיחור לחשבון בפעם הנסיעה הלוך ושוב מדופק הליזר דרך האטמוספרה. סופו של דבר, רק על אחד מכל טריליון פוטונים שוגרו הוא זוהה על ידי חיישן חזית הגל. למרות זאת, התפרצות קרינה זו מספיקה כדי להפעיל את המערכת מסתגלת אופטיקה. ליזר אולטרה הסגול יש יתרון הנוסף של להיות בלתי נראה לעין האנושית, בעיקר בשל ספיגה בקרנית והעדשה 29. ככזה, הוא אינו מסוגל טייסי בזק עיוורים ונחשב למערכת ליזר Class 1 (כלומר מסוגל לייצר רמות קרינה מזיקות במהלך מבצע ופטור מכל בקרה מודדת 30) לזה בכלל אפשריחשיפות של אנשים במטוסי overflying, ומבטל את הצורך בתצפיתני אדם הנמצאים באתר בצורה נורמלית הנדרש על ידי רשות התעופה הפדרלית בארה&quot;ב 31. למרבה הצער, האפשרות לליזר לפגוע כמה לווינים במסלול נמוך עשויה להתקיים. מסיבה זו, מומלצת לשני חששות בטיחות ואחריות לתיאום פעילות ליזר עם סוכנות מתאימה (למשל עם פיקוד אסטרטגי אמריקאי (USSTRATCOM) בתוך ארה&quot;ב 32). חיישן חזית הגל המודד את אור הליזר נכנס במכשיר Cassegrain Robo-AO ידוע כשאק-הרטמן חיישן 33, וכולל מערך לנסלט, ממסר אופטי וחיישן הדמיה. מערך לנסלט הוא אלמנט אופטי שביר, שטוח בצד אחד, עם רשת של עדשות קמורות מרובעות בצד השני. הוא ממוקם במיקום אופטי להטות לתלמיד הכניסה של הטלסקופ. כאשר &#39;אור השיבה&#39; מתוך הדואר הליזר עובר דרך מערך lenslest, תמונות של הליזר על השמים נוצרות במוקד של כל אחת מהעדשות במערך (איור 4). דפוס זה של ליזר הוא תמונות אז העביר אופטי לתשלום מצמידי מכשיר מצלמת UV-אופטימיזציה (CCD). עמדת xy הרוחבית של כל תמונה מספקת מידה של השיפוע המקומי או &quot;מדרון&quot; של גל האור בכל עדשה של המערך. יחס אות לרעש של כל מדידת עמדה ברובו-AO נע 6-10 תנאים בהתאם לזניט זווית ורואה (6.5 אלקטרונים של רעש גלאי בכל אחד מארבעה פיקסלים עם אות נעה 100-200 photoelectrons לכל תמונה בכל מדידה). הצורה הכללית של גל האור ואז מחושב על ידי הכפלת המורדות נמדדו על ידי מטריקס reconstructor חזית גל מראש ממוחשב. מטריצת reconstructor נוצרה על ידי יצירת מודל של הגיאומטריה היא התלמיד שמתחלק על ידי מערך לנסלט הראשון. בסיס פרטני Ortho-נורמליפונקציות (במקרה זה פונקציות דיסק הרמוניות עד כדי רדיאלי 11 ב, על סך של 75 פונקציות;. נ&quot;צ 34) הם הבינו את הדגם ופתרון 2-D לפחות ריבועים למטוס מיטבית על פני כל עדשה במערך מחושב. בזמן הזה הוא קירוב לשיפוע הממוצע, ההבדל הוא זניח בפועל, עם היתרון של טיפול בגיאומטריה של עדשות מוארות באופן חלקי בקלות בקצוות של התלמיד הצפוי. מטריצת השפעה נגזרת כך שממירה אמפליטודות יחידה לכל פונקצית בסיס עם מדרון קיזוז לכל עדשה. אז מטריצת reconstructor נוצרה על ידי הלקיחה פסאודו ההופכי של מטריצת ההשפעה באמצעות פירוק ערך יחיד. ברגע שצורתו של גל האור ידועה במונחים של מקדמים להגדיר את הבסיס, צורה הפוכה פיצוי ניתן פקדה על מתקן חזית הגל גבוה סדר. תהליך קבלת מדידה, לאחר מכן החלת תיקון, ואת המחזור הזהשוב ושוב, הוא דוגמה לבקרת לולאה נפרדת. רובו-AO מבצע בקרת הלולאה שלה בשיעור של 1.2 קילוהרץ, יש צורך לשמור על קשר עם הדינמיקה של האטמוספרה. גורם קנה מידה (המכונה גם רווח של שליטת הלולאה הנפרדת) של פחות מ 1, ובדרך כלל קרוב ל0.6, מוחל על אות התיקון לשמירה על יציבותה של בקרת הלולאה תוך מזעור השגיאה השיורית של תיקן אור. מתקן חזית הגל גבוה סדר בתוך Robo-AO הוא (MEMS) ראי מייקרו אלקטרו מכאניים, מערכות deformable 35. רובו-AO משתמש 120 מפעילים להתאים את פני שטח המוארים של המראה, די ברזולוציה מרחבית במדויק כדי להתאים את צורת תיקון המחושבת. המפעילים יש משרעת סטיית פני שטח מרבית של 3.5 מיקרומטר אשר תואם את שלב הפיצוי אופטי של עד 7 מיקרומטר. בתנאים האטמוספריים טיפוסיים במצפים אסטרונומיים, אורך פיצוי זה הוא גדול מ 5 סיגמא שלהמשרעת של ההתפרעות גרמה שגיאה אופטית ולכן תוצאות במרווח תיקון משמעותי. יתר על כן, מראה deformable יכול לפצות על טעויות אופטיות סטטיים נובעות מהמכשיר וטלסקופ במחיר של טווח דינמי מופחת. עידון אחד לשימוש בליזר כמו בדיקה של האטמוספרה הוא חוסר יכולתו למדוד תנועת תמונת אסטרונומית 36. אור הליזר חוזר נתפס מבערך באותו מצב שממנו הוא מוקרן, ולכן צריך תמיד יופיע באותו המיקום בשמים. כל הטיה כוללת שנמדדה באור ליזר הגל חוזר על ידי חיישן חזית הגל הוא נשלט על ידי שגיאות מצביעות מכאניות. אות ההטיה משמשת לנהוג מראה uplink של מערכת ליזר טיפ ההטיה, וכך להשאיר את דפוס שאק-הרטמן המרוכז על חיישן חזית הגל. תיקון תנועת תמונת אסטרונומית מטופל בנפרד עם מצלמות המדע כפי שיוסבר להלן. רובו-AO משתמש4 מחוץ ציר פרבוליות (לעבוד קשה) משקף לאור ממסר מטלסקופ למצלמות מדע achromatically (איור 3). נתיב הממסר כולל מראה מהיר קצה-Tilt תיקון, כמו גם מתקן אטמוספרי פיזור (ADC) 37 מורכב משתי מנסרות מסתובבות. ADC פותר בעיה מסוימת הקשורה להתבוננות אובייקטים דרך האטמוספרה שאינה בדיוק מעל הראש: האווירה פועלת כמנסרה, וrefracts לאור כפונקציה של אורך גל, עם ההשפעה הכוללת מתחזקת כטלסקופ מצביע נמוך בגובה, מה שגרם תמונות - במיוחד אלה שהתחדדו לאחר תיקון האופטיקה מתקנת - תופיע מוארך בכיוון הנורמלי עד לאופק. ADC יכול להוסיף סכום הפך מפיזור לאור הנכנס, ביעילות שוללת את ההשפעה של הפיזור המנסרתי אטמוספרי (איור 5). בסופו של הממסר הוא לעבוד הקשה Dichroic גלוי שמשקף אור λ &lt;950 ננומטר לתשלום מצמידי מכשיר מצלמת אלקטרונים הכפלה (EMCCD) תוך העברת אור אינפרא אדום לכיוון מצלמת אינפרא אדום. מצלמת EMCCD יש את היכולת ללכוד תמונות עם אלקטרוני נמוכים מאוד (גלאי) רעש 38,39, במסגרת שיעור המפחית את תנועת תמונת חשיפת תוך אל מתחת לרזולוציה זוויתי עקיף המוגבלת. על ידי מרכוז מחדש ולערום סדרה של התמונות האלה, תמונה בחשיפה ארוכה יכולה להיות מסונתזת בעונש רעש מינימאלי. מצלמת EMCCD יכולה לשמש גם לייצוב תנועת תמונה על מצלמת אינפרא האדום; מדידות של עמדתו של מקור אסטרונומי הדמיה ניתן להשתמש ברציפות לפקד מהר טיפ להטות את התמונה מחדש להצביע על מיקום רצוי. לפני כל מצלמה היא מערכת של גלגלי מסנן עם סט מתאים של מסננים אסטרונומיים. סימולטור הטלסקופ ומקור פנימי משולב במערכת Robo-AO ככלי כיול. זה יכול בו זמנית לדמות סגולמיקוד ליזר במרחק של 10 ק&quot;מ ומקור שחור באינסוף, התאמת יחס המוקד של הטלסקופ המארח ועמדת תלמיד יציאה. מראה הקפל הראשון ברובו-AO מכוון את כל האור משני המראה של הטלסקופ למערכת מסתגל האופטית. המראה לקפל גם הוא רכוב על במה ממונעת שיכול להיות מתורגמות מתוך דרך לחשוף את הטלסקופ הפנימי וסימולטור מקור. בעוד המערכת רובו-AO מיועדת לפעול באופן אוטונומי לחלוטין, כל אחד מהשלבים הרבים של התבוננות האופטיקה מתקנת יכול להתבצע באופן ידני. הליך זה צעד אחר צעד, יחד עם הסבר קצר, הוא מפורט בסעיף הבא.

bringing the visible universe into focus with robo-ao

הרזולוציה הזוויתית של טלסקופים אופטיים קרקעיים מוגבלת על ידי התופעות המשפילות של האווירה הסוערת. בהעדר אטמוספרה, הרזולוציה זוויתי של טלסקופ הטיפוסי מוגבלת רק על ידי עקיף, כלומר, אורך הגל של עניין, λ, מחולק בגודל הצמצם של המראה הראשוני שלו, ד. לדוגמה, טלסקופ החלל האבל (HST), עם מראה ראשית 2.4 מ &#39;, יש לו רזולוציה זוויתי בתחום אור הנראה ~ של 0.04 שניות קשת. האווירה מורכבת מאוויר בטמפרטורות שונות במקצת, ולכן מדדים שונים של שבירה, כל זמן ערבוב. גלי אור נחושים כשהם עוברים דרך האטמוספרה הומוגניות. כאשר הטלסקופ על הקרקע מתמקד גלי אור אלו, תמונות מיידיות מופיעות מקוטעות, שינוי כפונקציה של זמן. כתוצאה מכך, תמונות בחשיפה ארוכה רכשו באמצעות טלסקופים קרקעי - אפילו טלסקופים עם ארבעה פעמי הקוטרeter של HST - להיראות מטושטש ויש רזולוציה זוויתי של כ 0.5-1.5 שניות קשת במקרה הטוב. מערכות אסטרונומיות אופטיקה אדפטיבית לפצות על ההשפעות של מערבולת האטמוספרית. ראשית, את הצורה של הגל הנכנס אינו מישוריים נקבעת באמצעות מדידות של כוכב בהיר סמוך על ידי חיישן חזית גל. בשלב בא, מרכיב במערכת האופטית, כגון מראה deformable, מצווה לתקן את הצורה של גל האור הנכנס. תיקונים נוספים נעשו בקצב מספיק כדי לשמור על קשר עם האווירה הדינמית שדרך הטלסקופ נראה, סופו של דבר לייצר תמונות עקיפות מוגבלות. נאמנותו של חיישן מדידת חזית הגל מבוססת על כמה טוב האור הנכנס ידגם 1 מרחב ובזמן. דגימת פיינר דורשת התייחסות לאובייקטים בהירים. בעוד הכוכבים הבהירים יכולים לשמש כאובייקטי התייחסות למטרות הדמיה מכמה עשרותשניות קשת משם בתנאים הטובים ביותר, מטרות אסטרונומיות המעניינות ביותר אין לנו כוכבים בהירים מספיק סמוכות. פתרון אחד הוא להתמקד בקרן ליזר רבת עצמה בכיוון של יעד האסטרונומית ליצור התייחסות מלאכותית של צורה ידועה, המכונית גם &#39;ליזר מדריך כוכב&#39;. מערכת Robo-AO ליזר אופטיקה אדפטיבית 2,3 מעסיקה ליזר אולטרה סגול 10-W התמקד במרחק של 10 ק&quot;מ כדי ליצור כוכב מדריך ליזר. מדידות חיישן ליזר Wavefront של מדריך הכוכב לנהוג תיקון האופטיקה המתקנת כתוצאה מכך תמונות עקיפות מוגבלות שיש להם רזולוציה הזוויתית של ~ 0.1 שניות קשת על הטלסקופ 1.5-מ &#39;.

מערכת ליזר Robo-AO אופטיקה אדפטיבית משמשת כדי לפצות על מערבולת האטמוספרית ומפיק תמונות ברזולוציה עקיפה מוגבלת בגלוי ו אורכי גל. קרובי אינפרא אדום האיור 1A מראים תמונה של כוכב יחיד ראה באור אדום במערבולת האטמוספרית ללא פיצוי ברוחב תמונה של 1.0 קשת נוספת 1B האיור מציג את אותו כוכב לאחר תיקון האופטיקה מתקנת:. רוחב התמונה יורד ל 0.12 שניות קשת , מעט גדול יותר מרוחב תמונה מושלמת של 0.10 שניות קשת באורך גל זה בטלסקופ 1.5-מ &#39;. הצלצול הראשון Airy, תוצאה של השתברות, ניתן לראות כטבעת קלושה כמו מבנה סביב הגרעין של התמונה. רזולוציה זוויתי הרבה-משופרת זו מאפשרת גילוי של מערכות בינאריות ומרובות כוכבים (האיור 1C למשל ו תצפיות על ידי שופט. 40) ולגילוי של כוכבים חיוורים בהרבה בשדות צפופים כגוןהצביר הכדורי של 3 מסייה (ראה באינפרא אדום הקרוב; האיור 6) שאחרת יהיה בלתי אפשרי כדי להציג ישירות דרך מערבולות באטמוספרה. תכונות של אובייקטים של מערכת שמש, כגון משטח הענן של יופיטר, כמו גם העוברים הירח גנימד (איור 7), אפשר לראות גם במידה רבה יותר של בהירות כאשר צפו עם אופטיקה אדפטיבית ליזר. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig1.jpg" /> איור 1. אופטיקה מסתגלת תיקון בתחום האור הנראה. כל דמות מייצגת 1.5 × תחום של נוף 2 קשת 1.5 בשמים. () חשיפה ארוכת תמונה אחת של כוכב אחד, m V = 3.5, נראה דרך מערבולת האטמוספרית ללא פיצוי באני להקה (λ = 700-810 ננומטר) בP60 טלסקופ 1.5-מ &#39;במצפת פאלומר. הרוחב המלא במחצית מרבית (FWHM) הוא 1.0 שניות קשת. (ב &#39;) &lt;/ Strong&gt; הכוכב כמו ב() עם תיקון האופטיקה מתקנת ליזר באמצעות מערכת Robo-AO. הליבה של התמונה מהממים יש 15 פעמים את בהירות השיא של התמונה ללא פיצוי ויש FWHM של 0.12 שניות קשת. (C) כוכב בינארי, מ &#39;V = 8.4, עם פרדה של 0.14 שניות קשת מתגלה באמצעות רובו-AO המערכה אדפטיבית אופטיקה. בכל מקרה, הדרכת קצה-Tilt בוצעה היעד עצמו. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig2.jpg" /> איור 2. רובו-AO מערכת ליזר אופטיקה אדפטיבית. (א) אופטיקה מסתגלת ומכשירי מדע מותקנות במוקד Cassegrain של P60 טלסקופ רובוטי 1.5-מ &#39;במצפת פאלומר. מערכת הליזר ואלקטרוניקת תמיכה מחוברת לשני צדי מתרס של צינור הטלסקופ לאיזון. (ב) UV Robo-AO קרן ליזר עמropagating מתוך כיפת הטלסקופ. בתצלום החשיפה ארוכה זו, קרן הליזר היא גלויה בשל פיזור ריילי הנחה של מולקולות אוויר; חלק זעיר של האור גם מפזר לעבר הטלסקופ לשמש כבדיקה של האטמוספרה. קרן הליזר מופיעה כתומה בגלל דרך אור UV מועבר דרך מסנני צבע על המצלמה הרגישה UV השתמשה כדי לצלם את התמונה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50021/50021fig2large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 3" fo:content-width="5.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50021/50021fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig3.jpg" /> איור 3. רובו-AO האופטיקה מתקנת ומכשירים מדעיים. () מודל CAD פשוט. האור הממוקד משני מראה הטלסקופ (כתום) נכנס דרך חור קטן במרכזו של instrument לפני שבאו לידי הביטוי בזווית של 90 מעלות במראת הקיפול הראשונה לקראת מראה מחוץ ציר פרבוליות (לעבוד קשה). תמונות ראי זה תלמידי הטלסקופ על משטח מראה deformable. לאחר הרהור ממראה deformable, Dichroic UV מתפצל אור הליזר (סגול) ומכוון אותו לחזית גל חיישן הליזר. מראה נוסף התהפך לעבוד קשה בתוך חיישן חזית גל מתקן השגיאות האופטיות הנתיב הלא הנפוצות שהוצגו על ידי התמקדות הצמוד 10 הק&quot;מ של ליזר משקף הנחה של המראה לעבוד הקשה הראשון. האור עובר גלויה וקרוב אינפרא אדום (ירוק) דרך Dichroic UV מועבר על ידי זוג מראות לעבוד קשות למתקן פיזור אטמוספרי. אז האור משתקף במראה קצה-Tilt התיקון למראה סופי לעבוד קשה המתמקד האור לעבר Dichroic הגלוי. Dichroic הגלוי משקף את האור הנראה (כחול) לCCD אלקטרוני ההכפלה ומשדר את האור הקרוב אינפרא אדום (אדום) למראה לקפלוסופו של דבר למצלמת אינפרא האדום. UV המשולב, אור הנראה וקרוב אינפרא אדום מטלסקופ וסימולטור המקור (צהוב) יכול להיות מופנה לאופטיקה מסתגלת והמכשירים מדעיים על ידי תרגום מראת הקיפול הראשונה יצא לדרך. (ב) צילום מקביל של חבילת המכשיר . <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50021/50021fig3large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 4" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50021/50021fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig4.jpg" /> איור 4. חיישן שאק-הרטמן חזית גל. () תרשים רעיוני. כגל שטוח עובר דרך מערך לנסלט, דפוס קבוע של תמונות נוצר על הגלאי (כחול). כאשר גל אינו מישוריים עובר דרך מערך לנסלט, השיפוע המקומי של הגל משפיע tהוא המיקום של תמונות שנוצרו על ידי כל עדשה של המערך (אדום). (ב) תבנית של תמונות ליזר בחיישן Robo-AO שאק-הרטמן חזית הגל. כל אחד מ88 הנקודות הוא תמונה של פיזור הליזר מ10 ק&quot;מ כפי שנוצר על ידי כל עדשה של מערך לנסלט, עם צורת התבנית הכללית שנקבעה על ידי הגיאומטריה של תלמיד טלסקופ. התזוזה היחסית של כל תמונה ביחס למיקום תמונת ההתייחסות (נוהל 1.6) נותנת מדידה של השיפוע המקומי של אור הגל הנכנס. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50021/50021fig4large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig5.jpg" /> איור 5. התיקון של פיזור המנסרתי אטמוספרי. אופטיקה מסתגלות תקנה תמונות של 11 × 16 subfield 2 קשת של הצביר הכדורי 15 מסייה ב. גובה הטלסקופ של 45 מעלות () בעוד אדפטיבית אופטיקה מתקנת את ההשפעות של מערבולת האטמוספרית, פיזור מנסרתי אטמוספרי עדיין משפיע על התמונות של כוכבים בודדים: תמונות חדות מקבילות לאופק, ואילו ניצב מוארך עד לאופק על ידי כ 1 קשת נוסף על רוחב פס רפאים של λ = 400-950 ננומטר (ב &#39;) על ידי שימוש במתקן פיזור אטמוספרי בנוסף כדי לנטרל הפיזור המנסרתי אטמוספרי, הדמיה העקיפה המוגבלת ברזולוציה הוא התאושש בשני הכיוונים.. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig6.jpg" /> איור 6. תמונות של הצביר הכדורי 3 מסייה () 44 × 44 2 קשת תחום של נוף, תמונה ללא פיצוי ארוכה 2-דקה של הליבה של הצביר הכדורי 3 מסייה בZ-להקה. (Λ = 830-950 ננומטר) אותו הדבר. (ב) אניקוסם מראה עם תיקון האופטיקה מתקנת באמצעות Robo-AO חושף הרבה כוכבים שאופן אחר לא היה נראה לעין. <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/50021/50021fig7.jpg" /> איור 7. תמונות של יופיטר () תמונת מצב 0.033 שניות ללא פיצוי של יופיטר (קוטר, לכאורה, של 42 שניות קשת) בr-Band (λ = 560-670 ננומטר).. (ב &#39;) אותה תמונה עם תיקון רובו-AO ליזר אופטיקה אדפטיבית מראה את תכונות פני השטח וענן transiting גנימד (חץ) ביתר בהירות.

Watch this Scientific Journal Video about Bringing the Visible Universe into Focus with Robo-AO at JoVE.com

Bringing the Visible Universe into Focus with Robo-AO

אור מעצמים אסטרונומיים חייב לנסוע דרך האטמוספרה המתערבלת של כדור הארץ לפני שזה יכול להיות צלם באמצעות טלסקופים קרקעיים. כדי לאפשר הדמיה ישירה ברזולוציה הזוויתי מרבית תיאורטית, טכניקות מתקדמות כגון אלה המועסקים על ידי מערכת Robo-AO אופטיקה אדפטיבית חייבות להיות בשימוש.

הבאת היקום הנראה לפוקוס עם רובו-AO

The angular  resolution of ground-based optical telescopes is limited by the degrading  effects of the turbulent atmosphere. In the absence of an ...

bringing-the-visible-universe-into-focus-with-robo-ao

Research

JoVE Journal

Engineering

19.2K Views.  California Institute of Technology. אור מעצמים אסטרונומיים חייב לנסוע דרך האטמוספרה המתערבלת של כדור הארץ לפני שזה יכול להיות צלם באמצעות טלסקופים קרקעיים. כדי לאפשר הדמיה ישירה ברזולוציה הזוויתי מרבית תיאורטית, טכניקות מתקדמות כגון אלה המועסקים על ידי מערכת Robo-AO אופטיקה אדפטיבית חייבות להיות ב?...

Video: Bringing the Visible Universe into Focus with Robo-AO

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

ניסויי להבה במקור האור מתקדם: תובנה חדשות על תהליכי היווצרות פיח

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

הפחתה מושרה באור הנראה של גראפן אוקסיד שימוש Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and non-destructively reveals the hydrogen density distribution at surfaces, at interfaces, and in the volume of solid materials with high depth resolution. The technique applies a 15N ion beam of 6.385 MeV provided by an electrostatic accelerator and specifically detects the 1H isotope in depths up to about 2 &#956;m from the target surface. Surface H coverages are measured with a sensitivity in the order of ~1013 cm-2 (~1% of a typical atomic monolayer density) and H volume concentrations with a detection limit of ~1018 cm-3 (~100 at. ppm). The near-surface depth resolution is 2-5 nm for surface-normal 15N ion incidence onto the target and can be enhanced to values below 1 nm for very flat targets by adopting a surface-grazing incidence geometry. The method is versatile and readily applied to any high vacuum compatible homogeneous material with a smooth surface (no pores). Electrically conductive targets usually tolerate the ion beam irradiation with negligible degradation. Hydrogen quantitation and correct depth analysis require knowledge of the elementary composition (besides hydrogen) and mass density of the target material. Especially in combination with ultra-high vacuum methods for in-situ target preparation and characterization, 1H(15N,&#945;&#947;)12C NRA is ideally suited for hydrogen analysis at atomically controlled surfaces and nanostructured interfaces. We exemplarily demonstrate here the application of 15N NRA at the MALT Tandem accelerator facility of the University of Tokyo to (1) quantitatively measure the surface coverage and the bulk concentration of hydrogen in the near-surface region of a H2 exposed Pd(110) single crystal, and (2) to determine the depth location and layer density of hydrogen near the interfaces of thin SiO2 films on Si(100).

We illustrate the application of 1H(15N,&#945;&#947;)12C resonant nuclear reaction analysis (NRA) to quantitatively evaluate the density of hydrogen atoms on the surface, in the volume, and at an interfacial layer of solid materials. The near-surface hydrogen depth profiling of a Pd(110) single crystal and of SiO2/Si(100) stacks is described.

כימות של ריכוזי מימן שכבות חיצוניות ואת ממשק חומרים בתפזורת באמצעות פרופיל עומק עם ניתוח תגובה גרעיני

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement for Pure Blue Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Introducing Partially Oxidized Aluminum Cathode

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation displays and solid-state lighting technologies. The brightness and efficiency of blue QDs-based light-emitting diodes (LEDs) remain inferior to their red and green counterparts, due to the inherently unfavorable energy levels of different colors of light. To solve these problems, a device structure should be designed to balance the injection holes and electrons into the emissive QD layer. Herein, through a simple autoxidation strategy, pure blue QD-LEDs which are highly bright and efficient are demonstrated, with a structure of ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/QDs/Al:Al2O3. The autoxidized Al:Al2O3 cathode can effectively balance the injected charges and enhance radiative recombination without introducing an additional electron transport layer (ETL). As a result, high color-saturated blue QD-LEDs are achieved with a maximum luminance over 13,000 cd m-2, and a maximum current efficiency of 1.15 cd A-1. The easily controlled autoxidation procedure paves the way for achieving high-performance blue QD-LEDs.

A protocol is presented for fabricating high-performance, pure blue ZnCdS/ZnS-based quantum dots light-emitting diodes by employing an autoxidized aluminum cathode.

הזרקה משופרת אלקטרון וכליאתם אקסיטון עבור טהור קוונטית-נקודה כחולה דיודות פולטות אור על ידי החדרת חלקית תחמוצת אלומיניום קטודה

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation ...

Theoretical Calculation and Experimental Verification for Dislocation Reduction in Germanium Epitaxial Layers with Semicylindrical Voids on Silicon

Reduction of threading dislocation density (TDD) in epitaxial germanium (Ge) on silicon (Si) has been one of the most important challenges for the realization of monolithically integrated photonics circuits. The present paper describes methods of theoretical calculation and experimental verification of a novel model for the reduction of TDD. The method of theoretical calculation describes the bending of threading dislocations (TDs) based on the interaction of TDs and non-planar growth surfaces of selective epitaxial growth (SEG) in terms of dislocation image force. The calculation reveals that the presence of voids on SiO2 masks help to reduce TDD. Experimental verification is described by germanium (Ge) SEG, using an ultra-high vacuum chemical vapor deposition method and TD observations of the grown Ge via etching and cross-sectional transmission electron microscope (TEM). It is strongly suggested that the TDD reduction would be due to the presence of semicylindrical voids over the SiO2 SEG masks and growth temperature. For experimental verification, epitaxial Ge layers with semicylindrical voids are formed as the result of SEG of Ge layers and their coalescence. The experimentally obtained TDDs reproduce the calculated TDDs based on the theoretical model. Cross-sectional TEM observations reveal that both the termination and generation of TDs occur at semicylindrical voids. Plan-view TEM observations reveal a unique behavior of TDs in Ge with semicylindrical voids (i.e., TDs are bent to be parallel to the SEG masks and the Si substrate).

Theoretical calculation and experimental verification are proposed for a reduction of threading dislocation (TD) density in germanium epitaxial layers with semicylindrical voids on silicon. Calculations based on the interaction of TDs and surface via image force, TD measurements, and transmission electron microscope observations of TDs are presented.

חישוב תיאורטי ואימות ניסיוני להפחתת נקעים בשכבות גרמניום אפיטקסיאליות עם חללים סמי-גליליים על סיליקון

Reduction of threading dislocation density (TDD) in epitaxial germanium (Ge) on silicon (Si) has been one of the most important challenges for the ...

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support substrates. Accomplishing this transfer in a highly controlled, mechanized, and reproducible manner can eliminate the creation of macroscale defect structures (e.g., tears, cracks, and wrinkles) within the thin film that compromise device performance and the usable area per sample. Here, we describe a general protocol for the highly controlled and mechanized transfer of a polymeric thin film onto an arbitrary porous support substrate for eventual use as a water filtration membrane device. Specifically, we fabricate a block copolymer (BCP) thin film on top of a sacrificial, water-soluble poly(acrylic acid) (PAA) layer and silicon wafer substrate. We then utilize a custom-designed, 3D-printed transfer tool and drain chamber system to deposit, lift-off, and transfer the BCP thin film onto the center of a porous anodized aluminum oxide (AAO) support disc. The transferred BCP thin film is shown to be consistently placed onto the center of the support surface due to the guidance of the meniscus formed between the water and the 3D-printed plastic drain chamber. We also compare our mechanized transfer-processed thin films to those that have been transferred by hand with the use of tweezers. Optical inspection and image analysis of the transferred thin films from the mechanized process confirm that little-to-no macroscale inhomogeneities or plastic deformations are produced, as compared to the multitude of tears and wrinkles produced from manual transfer by hand. Our results suggest that the proposed strategy for thin film transfer can reduce defects when compared to other methods across many systems and applications.

We present a procedure for highly controlled and wrinkle-free transfer of block copolymer thin films onto porous support substrates using a 3D-printed drain chamber. The drain chamber design is of general relevance to all procedures involving transfer of macromolecular films onto porous substrates, which is normally done by hand in an irreproducible fashion.

נוהל העברת סרטים פולימריים אל מצעים נקבובי עם פגמים ממוזערים

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...

Accurate Determination of the Equilibrium Surface Tension Values with Area Perturbation Tests

We demonstrate two robust protocols for determining the equilibrium surface tension (EST) values with area perturbation tests. The EST values should be indirectly determined from the dynamic surface tension (DST) values when surface tension (ST) values are at steady-state and stable against perturbations. The emerging bubble method (EBM) and the spinning bubble method (SBM) were chosen, because, with these methods, it is simple to introduce area perturbations while continuing dynamic tension measurements. Abrupt expansion or compression of an air bubble was used as a source of area perturbation for the EBM. For the SBM, changes in the rotation frequency of the sample solution were used to produce area perturbations. A Triton X-100 aqueous solution of a fixed concentration above its critical micelle concentration (CMC) was used as a model surfactant solution. The determined EST value of the model air/water interface from the EBM was 31.5 &#177; 0.1 mN&#183;m-1 and that from the SBM was 30.8 &#177; 0.2 mN&#183;m-1. The two protocols described in the article provide robust criteria for establishing the EST values.

Two protocols for determining the equilibrium surface tension (EST) values using the emerging bubble method (EBM) and the spinning bubble method (SBM) are presented for a surfactant-containing aqueous phase against air.

קביעת מדויקת של ערכי מתח שיווי משקל עם מבחני שטח

We demonstrate two robust protocols for determining the equilibrium surface tension (EST) values with area perturbation tests. The EST values should be ...

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different materials show variability in resistive switching properties due to the intrinsic nature of the material used, leading to discrepancies in the field because of underlying operation mechanisms. This highlights a need for a reliable technique to understand mechanisms using nanostructural observations. This protocol explains a detailed process and methodology of in&#160;situ nanostructural analysis as a result of electrical biasing using transmission electron microscopy (TEM). It provides visual and reliable evidence of underlying nanostructural changes in real time memory operations. Also included is the methodology of fabrication and electrical characterizations for asymmetric crossbar structures incorporating amorphous vanadium oxide. The protocol explained here for vanadium oxide films can be easily extended to any other materials in a metal-dielectric-metal sandwiched structure. Resistive switching crossbars are predicted to serve the programmable logic and neuromorphic circuits for next-generation memory devices, given the understanding of the operation mechanisms. This protocol reveals the switching mechanism in a reliable, timely, and cost-effective way in any type of resistive switching materials, and thereby predicts the device&#39;s applicability.

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

Presented here is a protocol for analyzing nanostructural changes during in&#160;situ biasing with transmission electron microscopy (TEM) for a stacked metal-insulator-metal structure. It has significant applications in resistive switching crossbars for the next generation of programmable logic circuits and neuromimicking hardware, to reveal their underlying operation mechanisms and practical applicability.

ב מיקרוסקופ אלקטרונים שידור Situ עם הטיה והפיקה של מוטות אסימטריים המבוססים על מעורב שלבים a-VOx

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different ...

Demonstration of Spin-Multiplexed and Direction-Multiplexed All-Dielectric Visible Metaholograms

The optical holography technique realized by metasurfaces has emerged as a novel approach to projective volumetric display and information encryption display in the form of ultrathin and almost flat optical devices. Compared to the conventional holographic technique with spatial light modulators, the metahologram has numerous advantages such as miniaturization of optical setup, higher image resolution and larger field of visibility for holographic images. Here, a protocol is reported for the fabrication and optical characterization of optical metaholograms that are sensitive to the spin and direction of incident light. The metasurfaces are composed of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H), which has large refractive index and small extinction coefficient in the entire visible range resulting in high transmittance and diffraction efficiency. The device produces different holographic images when the spin or direction of incident light are switched. Therefore, they can encode multiple types of visual information simultaneously. The fabrication protocol consists of film deposition, electron beam writing and subsequent etching. The fabricated device can be characterized using a customized optical setup that consists of a laser, a linear polarizer, a quarter waveplate, a lens and a charge-coupled device (CCD).

We present a protocol for fabrication of spin- and direction-multiplexed visible metaholograms, then conduct an optical experiment to verify their function. These metaholograms can easily visualize encoded information, so they can be used for projective volumetric display and information encryption.

הדגמה של ספין-מוליקס וכיוון-multiplexed כל-Dielectric גלוי Metaholograms

The optical holography technique realized by metasurfaces has emerged as a novel approach to projective volumetric display and information encryption ...

Treating Surfaces with a Cold Atmospheric Pressure Plasma using the COST-Jet

In recent years, non-thermal atmospheric pressure plasmas have been used extensively for surface treatments, in particular, due to their potential in biological applications. However, the scientific results often suffer from reproducibility problems due to unreliable plasma conditions as well as complex treatment procedures. To address this issue and provide a stable and reproducible plasma source, the COST-Jet reference source was developed.
In this work, we propose a detailed protocol to perform reliable and reproducible surface treatments using the COST reference microplasma jet (COST-Jet). Common issues and pitfalls are discussed, as well as the peculiarities of the COST-Jet compared to other devices and its advantageous remote character. A detailed description of both solid and liquid surface treatment is provided. The described methods are versatile and can be adapted for other types of atmospheric pressure plasma devices.

This protocol is presented to characterize the setup, handling, and application of the COST-Jet for the treatment of diverse surfaces such as solids and liquids.

טיפול במשטחים עם פלזמת לחץ אטמוספרי קר באמצעות עלות סילון

In recent years, non-thermal atmospheric pressure plasmas have been used extensively for surface treatments, in particular, due to their potential in ...