Zur Auswahl eines Energieschutzfilters für die H-alpha-Beobachtung

Ein Energieschutzfilter hat die Aufgabe, möglichst viel Sonnenenergie daran zu hindern, überhaupt erst in das Teleskop zu gelangen und so den Etalon eines H-alpha-Ansatzes übermäßig zu erhitzen.

Am effektivsten erledigt diese Aufgabe ein Filter vor dem Objektiv. Er verhindert gleichzeitig auch eine Erwärmung der Luft im Tubus – Stichwort „Tubus-Seeing“. Wenn wir uns das Sonnenspektrum anschauen, wird klar, dass er vor allem das sichtbare Licht blockieren muss. Idealerweise reflektiert er es, anstatt es zu absorbieren und sich dabei selbst ebenfalls aufzuheizen – deshalb heißen die Energieschutzfilter auf Englisch auch Energy Rejection Filters (kurz ERF), also Energie-abweisende Filter.

Da es gelegentlich gefragt wird: Ein Herschelkeil oder ein Weißlicht-Objektivfilter kann nicht als ERF genutzt werden, da er auch die H-alpha-Linie abdunkelt. In H-alpha leuchtet die Sonne schwächer als im Continuum, es bliebe dann also praktisch kein Licht mehr übrig, das beobachtet werden könnte.

Das Sonnenspektrum auf der Erde mit (rot) und ohne (gelb) Absorption durch die Erdatmosphäre. Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Solar_spectrum_en.svg

Das Sonnenspektrum auf der Erde mit (rot) und ohne (gelb) Absorption durch die Erdatmosphäre. Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Solar_spectrum_en.svg

Meist werden drei verschiedene Filtertypen als Front-Energieschutzfilter genannt.

Am effektivsten sind die Baader D-ERF, also dielektrische Energieschutzfilter. Die dielektrische Beschichtung ermöglicht steile Filterkanten, sodass gezielt nur der Bereich um die H-alpha-Linie durchgelassen wird. (Als Spezialfall können D-ERFs auch für andere Linien wie die Kalzium-Linie bei 393nm angefertigt werden, oder wie im Fall der Baader Triband-Teleskope so ausgelegt werden, dass die Schmalband-Deep-Sky-Fotografie trotz Energieschutzfilter möglich bleibt).

Ein D-ERF hat ein breites Durchlassfenster von 80nm rund um die H-alpha-Linie, alle übrigen Wellenlängen werden bis weit in den ultravioletten bzw. infraroten Bereich des Spektrums geblockt, bevor sie das Teleskop erreichen. So ist die Energiebelastung für den eigentlichen H-alpha-Filter im Okularauszug des Teleskops gering.

Transmissionsspektrum eines Baader D-ERF

Transmissionsspektrum eines Baader D-ERF

 

Eine ältere Lösung sind einfache ERF-Filter aus rotem Glas. In der Praxis gab es drei verschiedene Arten dieser ERF-Filter, mit jeweils eigenen Nachteilen. Die günstigste Version bestand aus Aero Glas, das seit den 1980er verwendet wurde. Sie liessen einen Großteil des roten Lichts durch (bis hinab zu 580 nm) und hatten meist keine besonders gute optische Qualität. Die besseren Filter verwendeten die Gläser Schott RG610 oder RG630 (oder vergleichbare Gläser), die bereits bei 610 bzw. 630nm „dicht machen“, aber keinen Schutz vor Infrarotstrahlung bieten. Die Energiebelastung für den Etalon ist also höher.

Als dritte Variante findet man gelegentlich gelbe ERF-Filter – die aber praktisch keinen Energieschutz bieten, wie der Blick auf das Spektrum zeigt, und auf jeden Fall vermieden werden sollten. Sie sind nur wenig besser als der vollständige Verzicht auf einen ERF.

Da diese Energieschutzfilter vor dem Objektiv angebracht werden, sind die Anforderungen an ihre optische Qualität genauso hoch wie an das Objektiv selbst, was den Preis nach oben treibt.

Energie-Schutzfilter hinter dem Objektiv

Daher liegt der Einbau des Energieschutzfilters erst kurz vor dem H-alpha-Filter nahe, sodass ein kleinerer Durchmesser ausreicht. Vor allem bei Eigenbauten wird diese Möglichkeit gerne diskutiert. Sie hat jedoch ein paar Nachteile, u.a.:

  • Das Innere des Teleskops kann sich erwärmen, was zu Tubus-Seeing führen kann. Somit sind höhere Vergrößerungen nicht nutzbar, und das System ist vor allem für kleinere Geräte interessant, die ohnehin keine besonders hohen Vergrößerungen ermöglichen
  • Wenn die Sonne aus dem Bildfeld herausläuft, kann sie das Tubusinnere streifen und unter Umständen beschädigen, genau wie bei der Sonnenprojektion

Baader SunDancer II H-alpha Filter

Baader SunDancer II H-alpha Filter (#1363056, € 3345,-)

Für kleinere Teleskope bis 80mm Öffnung und mit langsameren Öffnungsverhältnissen (etwa ab f/8) gibt es Komplettsysteme wie den Baader SunDancer II H-alpha Filter (#1363056, € 3345,-) , bei denen der Blockfilter vor der Telezentrik sitzt und zugleich als Energieschutzfilter ausgelegt ist. Auch die Daystar Quark-Filter verzichten bis 80mm Teleskopöffnung auf einen zusätzlichen ERF. Mit diesen H-alpha-Filtern kann die Sonne auch ohne einen teuren D-ERF beobachtet werden; ein zusätzlicher D-ERF kann ggf. Tubus-Seeing verringern oder den Einsatz an größeren Teleskopen ermöglichen.

An einigen Stellen – nicht nur auf ATM-Seiten, sondern auch auf Händler-Seiten – wird ein gelber ERF-Frontfilter oder gar ein UV/IR-Cut-Filter vor dem Zenitspiegel (und damit der gesamten, kompakten H-alpha-Filtereinheit) als Energieschutzfilter für diese kleinen H-alpha-Komplettfilter empfohlen. Mit Blick auf das Sonnenspektrum können wir davor nur abraten: Der Energieanteil in UV/IR ist vernachlässigbar gegenüber dem Energieanteil, der im sichtbaren Bereich des Spektrums auf den Filter fällt.

Die Idee kommt wohl von der visuellen Sonnenbeobachtung im Weißlicht. Dort ist ein UV/IR-Sperrfilter sinnvoll, wenn man sich nicht sicher ist, dass der Sonnenfilter sowohl das sichtbare Licht dämpft als auch die unsichtbare UV/IR-Strahlung vollständig blockiert. Für das Auge ist die ungefilterte UV/IR-Strahlung schädlich, da wir sie nicht bemerken; für das Filtersystem eines H-alpha-Filters ist sie dagegen kein großes Problem: Wenn sie den Filter zu stark erhitzt, sieht man das an der Temperaturanzeige und der abnehmenden Bildqualität, bevor ein Schaden entsteht – anders als im Auge.

Als einziger Energieschutzfilter für ein H-alpha-System ist ein reiner UV-IR-Filter oder auch ein Gelbfilter somit eine äußerst schlechte Wahl, da er das Gros der Sonnenenergie eben doch passieren lässt.

Wenn Sie einen Filter kurz vor dem H-alpha-Filter als Energieschutzfilter einsetzen wollen, sollten Sie daher möglichst einen engbandigen Bandpassfilter verwenden, z.B. einen hartvergüteten Baader H-alpha 1¼" CCD-Passfilter (35nm) #2458381, oder einen noch engbandigeren Filter. Es gibt im Handel auch hartvergütete 10nm-Filter, allerdings nur mit sehr kleinem Durchmesser. Weniger als 10nm Durchlass dürften keinen weiteren Nutzen bringen. Ein weichvergüteter Filter (also mit Standard-Vergütung) wird bei einem üblichen Öffnungsverhältnis um f6-f/8 so nah am Brennpunkt rasch altern und ausbleichen. Vor allem wenn Sie den Einsatz eines einfachen Rotfilters planen, sollten sie ihn daher hinter der Telezentrik betreiben (damit sich die Energie auf eine größere Fläche verteilt) und nicht an Teleskopen mit mehr als 80mm Öffnung verwenden. Auch ein Bandpassfilter wird von dieser geschützteren Position profitieren.

Bei Eigenbau-Lösungen (wie modifizierten PSTs) müssen Sie unbedingt darauf achten, dass alle Filter zueinander passen. Baader D-ERFs sind Vorfilter zur Wärmereduzierung für die H-alpha Beobachtung mit SolarSpectrum Filtern, die eine zusätzliche IR Blockbeschichtung besitzen. Insbesondere bei modifizierten PSTs ist zu beachten, dass die IR-Blockung bei einigen Modellen auf dem Objektiv sitzt und bei einem Umbau entfernt wird – dann ist ein zusätzlicher Energieschutz nötig, der auch durch einen Standard UV/IR-Filter nicht gegeben ist. Zu diesen Umbauten können wir keine Tipps geben, da wir den exakten Aufbau anderer Hersteller nicht kennen.

Der Sinn eines ERF besteht wie gesagt darin, dass sich der empfindliche Etalon nicht über die Betriebstemperatur (und keinesfalls über die höchste Lagertemperatur) hinaus erwärmt. Wenn die Betriebstemperatur überschritten wird, verschiebt sich die zentrale Wellenlänge von der H-alpha-Linie weg. Eine elektronische Temperaturkontrolle mit Kühlung wirkt dem soweit möglich entgegen. Als in früheren Zeiten noch 4" f/15-Teleskope für die H-alpha-Beobachtung genutzt wurden und keine ERF-Filter zum Einsatz kamen, wurden die Teleskope einfach auf f/30 abgeblendet – und wenn der Filter zu warm wurde, wurde das Objektiv abgedeckt, bis der Filter wieder abgekühlt war. Diese Beobachtungspausen sind auch heute noch eine gute Idee – wenn der Filter zu heiß wird, wird er irreparabel beschädigt.

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