Diagonali per telescopi: prismi o specchi ?

(versione del 3/6/2014, traduzione e adattamento di Raffaello Braga per gentile concessione dell’autore).

 Figura 1

 

I. Introduzione

Il deviatore diagonale è un componente del treno ottico che spesso riceve scarsa considerazione in quanto l’efficienza della riflessione e l’accuratezza sul fronte d’onda dichiarati dal fabbricante vengono generalmente considerati gli unici attributi degni di attenzione. Lo scopo di questo confronto è invece quello di determinare se anche la tecnologia utilizzata per la costruzione dei diagonali per telescopi (vale a dire se il diagonale è alluminato, argentato, dielettrico oppure un prisma) ha un ruolo significativo nelle prestazioni del telescopio, in primo luogo per l’osservazione lunare e planetaria, ma anche per l’osservazione dei DSO. In questo articolo considero soltanto diagonali con deviazione ad angolo retto e per valutare le prestazioni in campo lunare e planetario ho fatto uso, appunto, della Luna e di Giove, quest’ultimo favorevolmente posizionato quasi allo zenith.

La valutazione si è basata sui seguenti criteri: visibilità e nitidezza dei dettagli osservati, contrasto percepito, presenza di aberrazione cromatica e scattering. Sui DSO i principali criteri di valutazione sono stati: il limite di visibilità delle parti più periferiche dele nebulose, la capacità di percepire stelle al limite della visione, l’aberrazione cromatica (eventuale) e la luce diffusa attorno a stelle brillanti.

Per tutti i test ho fatto uso di un rifrattore Takahashi TSA-102 f/8 Super APO, e poiché si ritiene generalmente che un prisma diagonale possa introdurre aberrazione cromatica (CA) a bassi rapporti focali, al Takahashi ho affiancato un apocromatico Celestron Onyx 80 mm f/6.25. Le osservazioni attraverso il TSA-102 sono state ulteriormente validate da un altro osservatore esperto che ha fatto uso di un apocromatico TEC 140.

Tutte le osservazioni sono state fatte da una località suburbana a ovest di Washington, D.C. (USA) durante un periodo di tre mesi da dicembre 2013 a febbraio 2014. Il sito di osservazione presenta un inquinamento luminoso da lieve a moderato, con magnitudine limite (a occhio nudo) attorno a 4.0 – 4.5.

Esprimo il mio apprezzamento ai generosi membri della comunità di Cloudynights (www.cloudynights.com) per il loro sostegno e per il prestito di alcuni accessori senza i quali questa comparazione non sarebbe stata possibile.

 

II. Tecnologie di costruzione

Nel mercato attuale per gli astronomi dilettanti esistono diversi tipi di diagonali corripondenti a quattro tecnologie di produzione: lo specchio alluminato, lo specchio argentato, lo specchio dielettrico e il prisma.

L’alluminatura e l’argentatura vengono prodotte in due varietà: “protected” ed “enhanced” [lascio la designazione inglese che è quella comunemente usata, NdT] . Gli specchi prodotti con quest’ultima tecnologia hanno una riflettività maggiore dei primi, mentre gli specchi argentati riflettono più di quelli in alluminio. In tutti i casi uno specchio alluminato o argentato è facile da graffiare anche se rivestito da uno strato protettivo e deve perciò essere pulito con cautela, mentre gli specchi di tipo enhanced offrono una maggiore resistenza alle abrasioni.

Gli specchi dichiarati come protected hanno tipicamente un singolo strato di coating con funzione di protezione, di solito in monossido di silicio (SiO) o in fluoruro di magnesio (MgF2). Quando l’alluminatura o l’argentatura vengono reclamizzate come enhanced vuol dire che la protezione della superficie riflettente è ottenuta con diversi strati di coating dielettrico che ha la funzione sia di proteggere sia di aumentare la riflettività di diversi punti percentuali rispetto a quanto si può ottenere con i soli SiO o MgF2. I rivestimenti dielettrici sono inoltre molto più duri e permettono di raggiungere riflettività del 96% o più quando applicati all’alluminatura e del 97 – 98 % quando applicati all’argentatura.

Quando la riflettività è ottenuta esclusivamente tramite strati dielettrici, ne occorrono 20 o più per raggiungere le caratteristiche desiderate. I materiali usati per i diagonali dielettrici sono in genere ossidi di silicio, titanio, alluminio e tantalio, o fluoruri di magnesio, lantanio e alluminio applicati in sottili strati alternati. Anche se uno specchio completamente dielettrico è molto resistente e si può pulire senza troppi patemi, occorre però tenere conto che troppi strati di dielettrico possono compromettere l’accuratezza in termini di errore sul fronte d’onda del substrato su cui sono applicati. Come riporta il Photonics Handbook (www.photonics.com) “… un coating di 100 strati che presenti variazioni di spessore dell’ordine del 2% sulla superficie (la tolleranza di uniformità tipica di un coating) distorcerebbe il fronte d’onda del fascio riflesso di diverse lunghezze d’onda”. Per questo motivo è importante conoscere l’accuratezza sul fronte d’onda dello specchio dopo l’applicazione del coating, perché anche lo specchio lavorato il più accuratamente possibile può avere più di una lunghezza d’onda di errore se gli strati dielettrici non sono stati applicati in modo da mantenere la precisione del substrato.

Infine, la tecnologia più collaudata per i diagonali astronomici rimane il semplice prisma di vetro, tipicamente il grado BK7. La riflettività interna del prisma è del 100%, senza perdite di luce le quali si verificano invece alle superfici aria/vetro come avviene del resto per tutte le ottiche. Applicando a queste superfici un coating antiriflesso con un’efficienza del 99.5%, tipica dei trattamenti moderni, si può raggiungere una riflettività del 99%, senza tenere conto delle perdite dovute all’assorbimento del vetro, che per il BK7 nella maggior parte dello spettro visibile ammontano approssimativamente allo 0.2% max per ogni 10 mm di spessore di vetro attraversato (Ref: http://www.hoyaoptics.com/pdf/MasterOpticalGlass.xls).

 

III. Caratteristiche fisiche e meccaniche dei diagonali esaminati

I diagonali usati per questo confronto variano da quelli economici ai migliori sul mercato, sia da 1.25 che da 2 pollici, e sono rappresentativi di tutte le tecnologie sopra menzionate. La tabella 1 riassume le loro caratteristiche dichiarate dai costruttori o dalle aziende che li commercializzano col proprio brand.

Tabella 1

Ciascuno dei diagonali considerati possiede una qualità costruttiva commisurata alla sua classe di prezzo. La maggior parte dei diagonali mostra un’accuratezza di costruzione eccellente, con finiture (anodizzazione, grafica, colore) ottimamente applicati. Due eccezioni, del resto attese, sono i prismi da 1.25” Vixen e Celestron, entrambi rappresentativi della classe più economica, con parti metalliche sottili (dove presenti) e alloggiamenti in plastica per i prismi. Il prisma Takahashi da 1.25” è l’unico membro del gruppo a dare l’impressione di essere un accessorio economico invece del pezzo di pregio che ci si aspetterebbe da un prodotto marchiato Takahashi. Come il Vixen e il Celestron lo scafo è in plastica come pure in plastica o polimero sono altre parti, ad esempio l’anello di serraggio. Nel complesso questi tre prismi sono i più leggeri del gruppo di test e non danno la stessa sensazione di robustezza e di accuratezza di costruzione degli altri diagonali con lo scafo metallico.

I diagonali che hanno dato l’impressione di una realizzazione eccezionalmente curata sono invece l’Astro-Physics 2″ MaxBright Dielettrico, il Tele Vue Everbrite Dielettrico, il Baader Zeiss 2″, e il VERNONscope 1.25″ Enhanced Silver. Questi cinque diagonali, in particolare, hanno una base metallica particolarmente spessa che gli conferisce una  certa pesantezza. Gli altri diagonali evidenziano una qualità costruttiva robusta e curata ma non sono realizzati con parti metalliche così massicce come i cinque menzionati sopra. Di questi, il prisma Baader da 2” è il più pesante a causa (anche) del grosso prisma.

Alcuni dei diagonali migliori tra quelli provati sono stati realizzati lavorando un unico blocco di metallo, il che se da una parte gli conferisce robustezza, dall’altro può essere un inconveniente: se il naso o il portaoculari (o entrambi) non sono rimovibili, l’accesso al prisma o allo specchio è limitato (diagonali VERNONscope, Tele Vue, Astro-Physics) e un’eventuale pulizia delle superfici ottiche risulta pertanto difficoltosa.

Tra i diagonali a specchio il Takahashi da 2” è il più inusuale. Tutti gli altri specchi, alluminati, argentati e dielettrici, usano una piastra di vetro rettangolare come substrato, mentre il Takahashi da 2 pollici usa uno specchio ellittico del tipo impiegato come secondario nei riflettori Newton [anche alcuni diagonali russi sono fatti allo stesso modo, NdT]. Anche se si tratta di una scelta non convenzionale è tuttavia molto intelligente in quanto il mercato di questi specchi è caratterizzato da una qualità ormai consolidata.

Figura 2

A parte questo diagonale, le uniche altre caratteristiche insolite sono il serraggio twist-lock del prisma Takahashi da 2” e il Clicklock del dielettrico Baader. All’inizio del test la poca familiarità con questi meccanismi li ha resi un po’ scomodi, ma proseguendo con la prova il Clicklock Baader è diventato invece il nostro favorito dal momento che rende sicuro e veloce il bloccaggio e lo sbloccaggio degli oculari con meno di ¼ di rotazione del portaoculari. Fortunatamente il Clicklock non ha avuto problemi con i barilotti degli oculari provvisti di scanalatura. Il serraggio del prisma Takahashi da 1.25 pollici si è rivelato invece meno ergonomico del Clicklock: per fissare o estrarre gli oculari erano necessari parecchi giri dell’anello di serraggio. 

Un altro aspetto dei diagonali che può essere molto importante, secondo il modo in cui verranno usati, è la quantità di cammino ottico che richiedono. Per esempio quando si usa un visore binoculare con un diagonale alcuni telescopi non hanno abbastanza backfocus per compensare la lunghezza ottica complessiva dei due componenti, anche se l’uso di un diagonale da 1.25” può essere di aiuto, soprattutto se si tratta di un prisma. La figura 3 riporta la lunghezza ottica di ciascun diagonale testato ricavata fuocheggiando il TSA-102 su un bersaglio lontano dapprima senza diagonale e successivamente col diagonale, misurando l’estrazione del fuocheggiatore nei due casi e ricavando la differenza, che rappresenta appunto la lunghezza ottica del diagonale. Ad esempio se la distanza dall’estremità posteriore del tubo del rifrattore alla battuta del diagonale è di 200 mm quando il telescopio è fuocheggiato senza diagonale, e la stessa distanza è di 88 mm col diagonale (senza l’interposizione di altri accessori) allora la lunghezza ottica è di 200 – 88 =  112 mm.

Figura 3

La tabella 2 fornisce ulteriori informazioni sul meccanismo di serraggio degli oculari ed altre caratteristiche di sicurezza come la presenza di uno stop per evitare che l’oculare entri in contatto col prisma o con lo specchio. Usando diagonali sprovvisti di questa caratteristica occorre cautela nell’impiego di accessori lunghi come le lenti di Barlow.

Tabella 2

Ogni diagonale è stato esaminato anche rispetto al baffling e all’opacizzazione interni, poiché un baffling insufficiente può generare perdite di contrasto, riflessi, aumento della luminosità di fondo del campo visivo, in particolare osservando oggetti brillanti come la Luna. Com’era da attendersi, i diagonali migliori sono abbastanza allineati nell’attenzione a questo aspetto.  La figura 4 mostra due diagonali che incorporano un micro-baffling in aggiunta alla verniciatura nera opaca.

Figura 4

Piuttosto sorprendentemente uno dei diagonali più costosi lascia a desiderare dal punto di vista dell’opacizzazione: nel VERNONscope Silver Mirror la superficie interna del naso da 1.25” è un metallo anodizzato molto riflettente, e il risultato è quello che si vede nella figura 5 confrontato col prisma Takahashi, molto meglio opacizzato.

Figura 5

A parte il VERNONscope, tutti gli altri diagonali mostrano una buona soppressione dei riflessi parassiti da parte delle superfici interne. Da questo punto di vista il diagonale Tele Vue Everbrite è davvero eccellente: guardando dal portaoculari si nota che il riflesso dell’altra estremità è circondato da una anello perfettamente nero, senza luce diffusa. Si noti inoltre la grossa vite di compressione che è risultata molto più facile da manovrare rispetto alle vitine che equipaggiano altri diagonali.

Figura 6

Infine, prima del test sul campo, la collimazione di ogni diagonale è stata controllata con un laser e un rifrattore, prima senza diagonale e poi col diagonale inserito nel treno ottico. Otto diagonali su dodici sono risultati collimati, mentre l’Astro-Tech 1.25″ dielettrico, i prismi Takahashi 1.25″, Vixen 1.25″ e Celestron 1.25″ erano scollimati.  Nell’Astro-Tech e nel Takahashi il difetto era così lieve che sono stati lasciati tali e quali anche per il test, mentre il Vixen e il Celestron erano pesantemente scollimati e hanno richiesto lo smontaggio e il riposizionamento del prisma, dopo il quale il Vixen è risultato perfettamente collimato e il Celestron solo moderatamente scollimato.

 

 IV.    Prova sul campo                                  

I primi test sul campo hanno avuto lo scopo di determinare se i diagonali generavano aberrazione cromatica, percepibile visualmente, con rifrattori di corto (f/6.25) e medio (f/8) rapporto focale. Per il test si è fatto uso di un TMB supermonocentrico da 4 mm, uno ZAO-II da 6 mm con e senza Barlow (una APM ED 2.7x). Come target è stato scelto il lembo lunare posizionandolo fuori asse nel campo visivo. Un check iniziale ha mostrato che senza diagonale nessuna aberrazione cromatica era visibile, con e senza Barlow. Successivamente sono stati aggiunti i diagonali senza Barlow e poi con la Barlow. Nel Celestron Onyx f/6.25 APO queste combinazioni oculare-Barlow davano ingrandimenti tra 83x e 225x (71x/pollice e 0.35 mm di P.U.) I risultati sono riassunti nella tabella seguente:

Tabella 3

Usando ingrandimenti da 83x a 125x nel rifrattore a f/6.25 (26-40x per pollice d’apertura) l’aberrazione cromatica è risultata quasi inesistente attorno alle ombre scure del paesaggio lunare, che apparivano nerissime. Solo spingendo l’ingrandimento a 225x (71x per pollice d’apertura) le ombre iniziavano a mostrare una tinta nero-bluastra, e ciò accadeva principalmente coi prismi Vixen e Celestron. Tutti i diagonali tranne uno mostravano la stessa visione nitida e definita delle caratteristiche della superficie lunare. L’unica eccezione era costituita dal diagonale dielettrico Astro-Tech 1.25″, il quale dava invece un’immagine più soft.

Passando a Giove, il Celestron da 80 mm forniva una visione piacevole, con le NEB, SEB, NTB e STB ben evidenti, una notevole quantità di dettagli e strutture, inclusa una tempesta, entro la NEB e la SEB. Le regioni polari erano pure ben evidenti con gradazioni d’ombra e con la NNTB che si mostrava, evanescente, nei momenti di miglior seeing. Tutti i diagonali a prisma mostravano i dettagli di Giove eccezionalmente bene. Il Takahashi e i due Baader erano abbastanza alla pari come quantità e nitidezza di dettagli mostrati. Il Celestron e il Vixen non erano altrettanto definiti, mancando dell’incisione fornita dagli altri, ma ancora piuttosto buoni.

Dopo aver completato le osservazioni di Giove con i prismi e l’80 mm, è stato il turno dei diagonali dielettrici, argentati e alluminati. La prima impressione passando dai prismi agli specchi è stata un “wow… c’è più luce diffusa!”, una considerazione abbastanza ovvia. Ma sono stato anche sorpreso dal fatto che i dettagli gioviani fossero percettibilmente più soft coi diagonali a specchio che con quelli a prisma: ad esempio la NNTB con gli specchi non si vedeva e anche le strutture entro la NEB e la SEB si potevano appena intuire. Tornando infatti dagli specchi ai prismi ecco che la NEB e la SEB tornavano a essere ben definite con le loro strutture interne e la NNTB tornava a fare capolino.

Proseguendo con le osservazioni di Giove è diventato presto evidente che i prismi fornivano un livello di prestazioni di cui gli specchi non erano capaci, anche se due di loro si distinguevano dagli altri: tutte le volte che si faceva uso del diagonale Astro-Physics si notava che il livello di luce diffusa si abbassava rispetto agli altri specchi, eccetto forse rispetto al VERNONscope che sembrava alla pari con l’AP. In definitiva questi due diagonali hanno mostrato un livello di luce diffusa intermedio tra quello dei prismi e quello degli altri diagonali a specchio. Il VERNONscope, in particolare, mostrava quasi lo stesso livello di dettagli visibili nei prismi. Quest’impressione si è poi consolidata nel prosieguo dei test quando è apparso chiaro che il VERNONscope possedeva una qualità unica che lo poneva allo stesso livello dei prismi o quasi.

Passando dal veloce f/6.5 al rifrattore TSA-102 a f/8, è stato innanzitutto ripetuto il test sull’aberrazione cromatica osservando il lembo lunare: col TSA nessun prisma ha mostrato aberrazione cromatica su nessun dettaglio lunare a nessuno degli ingrandimenti utilizzati. Lo stesso risultato è stato ottenuto osservando stelle brillanti come Sirio, sia a fuoco sia fuori fuoco. Solo sfuocando una stella brillante finché la sua immagine di diffrazione diventasse grande circa ¾ del campo visivo un po’ di colore iniziava ad apparire in forma di una vaga tinta bluastra negli spazi scuri tra gli anelli di diffrazione. Anche se la maggior parte dei costruttori dichiara che il rapporto focale ottimale per l’uso dei prismi è attorno o f/7 o superiore, sulla base delle osservazioni effettuate durante il test mi sento di affermare che anche un rapporto di f/6 è perfettamente adeguato poiché il colore generato dai prismi era comunque trascurabile. A f/8 nessun colore si è palesato nei prismi rispetto agli specchi, ma anzi un chiaro vantaggio dei primi nell’osservazione planetaria. Questi risultati sono in linea con quelli riportati da altri astrofili che hanno avuto modo di confrontare diagonali a prisma e a specchio, ad esempio: 

  • Simulazioni e osservazioni da parte di astrofili esperti mostrano che un prisma può essere preferibile a uno specchio in telescopi di rapporto focale modestoIndeed. a prism will add its own aberration (overcorrected spherical and color), but until you raytrace a system with a prism (I have – with ZEMAX), your just guessing at the aberrational residuals. I own a 2″ multi-coated prism (Badder Planetarium) and at f/9, it works superbly. With 99% transmission, and the lack of light scatter, this diagonal beats any mirror diagonal I’ve ever used. Of course, a well made prism will cost more, but until interference coated supersmooth diagonals are available, the high quality prism for moderate to long focal length refractors will reign supreme. …  In an achromatic or apochromatic lens, the variations of spherochromatic aberration and secondary and tertiary color make the use of a prism very interesting indeed. Raytracing in ZEMAX — various APO designs with 25mm and 50mm prisms with f/ratio’s of f/6 to f/12 — shows that the OPD spherical levels for different wavelengths change in different amounts, sometimes improving a system at some wavelength at the cost of others. The ONLY way to know what is really happening is to know the exact design, raytrace the total system, or star test the system, and check to see if the contrast is higher with the prism, or the mirror diagonal. But even with these spherical and color variations, the aberration levels do get excessive at around f/7 or f/8. (Ref: groups.google on 12/1996, Thomas Back, Subj: Prism Diagonals Pros & Cons)
  • Altre simulazioni supportano il fatto che a f/8 l’eventuale aberrazione sferica o cromatica indotta da un prisma non è rilevabile visualmenteIf you do use a prism, the small 1.25″ won’t make a difference that you can see or measure. The 2″ will introduce a very small amount of color and spherical, but again it probably won’t be visible under normal circumstances. I don’t think it will hurt planetary performance at all.  I just did a simulation in ATMOS lens design on a perfectly corrected lens. The spherical correction with 50mm of prism inserted into the optical path changes by only 1/40 wave. The color correction changes only minutely to the point where you cannot see any difference at all in the focused star image.  I did the simulation at F8.  (Ref: Astromart Forums on 2/2005, Roland Christen, Subj: Prism vs mirror diagonal in APQ’s – Msg: 306947, 306950, 307121)
  • Superfici rifrangenti generano meno luce diffusa rispetto a superfici riflettenti di pari planarità:A surface irregularity on a refracting surface produces a much smaller wavefront error than on a reflecting surface, by something like a factor of six [countered to be a factor of four]. Thus unless reflecting surfaces are extremely well polished, and have coatings that are extremely regular, they will scatter more light than refracting surfaces.” (Ref: yahoogroups on 3/2002, Subj: Prism Diagonals, Msg: 12138)
  • www.cloudynights.com/item.php?item_id=1854;   www.astrosurf.com/laurent/apo140e.htm; www.cloudynights.com/item.php?item_id=82

Osservando Giove col TSA-102 i risultati ottenuti erano consistenti con quelli mostrati dal Celestron 80 mm APO, e i diagonali a prisma, in particolare il Baader, mostravano più dettaglio e più contrasto rispetto ai diagonali a specchio (nota: il prisma Takahashi 1.25” si collocava leggermente dietro i Baader mentre i Vixen e Celestron si posizionavano in fondo alla classifica). Ancora una volta l’eccezione era il VERNONscope Enhanced Silver, molto vicino se non alla pari coi migliori prismi. Per dare l’idea, una sera usando il TSA-102 su Giove la NEB, SEB e NTB erano chiaramente visibili e mostravano dettagli sia ai bordi che all’interno. La EB e la STB si vedevano in parte, le ombreggiature nelle regioni polari si vedevano chiaramente come pure le aree di turbolenza nella SPR. In questa occasione i diagonali a specchio non mostravano né la debole EB né la STB, la NTB si indovinava soltanto, e ciò anche con gli specchi migliori. Anche le strutture ai bordi e dentro le bande sparivano guardando negli specchi, ma il VERNONscope mostrava un po’ più di dettagli all’orlo delle bande e di strutture entro la SEB. Nel complesso i diagonali a specchio davano un’immagine meno distinta e più slavata, e i due prismi più economici, Vixen e Celestron, anche se mostravano i dettagli con maggior contrasto fornivano però un’immagine più soft.

Questi risultati si ripetevano usando il TEC 140 f/7 APO, che sembrava funzionare meglio col prisma Baader da 2 pollici mentre il TSA-102 dava una visione migliore col Baader T2. A parte questo dettaglio, le differenze di prestazioni tra prismi e specchi osservate nel 80 mm f/6.25 APO e nel 102 mm f/8 APO si mantenevano anche passando al 140 mm f/7: l’osservazione di Giove era più vantaggiosa in termini di contrasto e di dettaglio usando un prisma di qualità, in particolare il Baader-Zeiss.

Per quanto riguarda lo scattering della luce, i prismi Baader e Takahashi ne erano i meno affetti, in confronto ai diagonali a specchio, e il Baader ne mostrava meno di tutti. Tra gli specchi l’Astro-Physics e il VERNONscope, seguiti dal Tele Vue e dal Baader dielettrico mostravano meno luce diffusa attorno a Giove rispetto agli altri. l’AP, bisogna dire, era molto vicino ai prismi da questo punto di vista, in particolare al prisma Baader da 2”, ma non proprio allo stesso livello. In definitiva, a beneficio di quegli osservatori molto sensibili alla luce diffusa attorno alle immagini dei pianeti e di stelle brillanti, si può dire che i diagonali a prisma, l’Astro-physics MaxBright e il VERNONscope erano quelli che mostravano meno scattering, con i prismi al vertice del gruppo. Ovviamente in visione diretta e senza diagonali la luce diffusa si riduceva considerevolmente, benché osservare in questo modo attraverso un rifrattore possa essere difficile o scomodo.

Nel test è stata considerata anche l’aberrazione cromatica laterale, per vedere l’impatto su di essa da parte dei vari diagonali. Allo scopo si è usato come target la stella Sirio e sono stati provati diversi oculari tra cui i Pentax XW, gli Explore Scientific 100 e i Meade 4000 UWA. Indipendentemente dal diagonale usato il cromatismo laterale di questi oculari è rimasto costante. Tuttavia col diagonale a specchio Takahashi da 2 pollici e con l’Astro-Tech 2” dielettrico si è notata una significativa caduta di luce ai bordi con oculari da 2 pollici dotati di field stop avente il massimo diametro consentito dal barilotto. Ciò è avvenuto, ad esempio, col Pentax XW da 40 mm che ha un field stop di 46.5 mm, e si è altresì notato che la caduta di luce era maggiore nel diagonale Astro-Tech rispetto al Takahashi. Il problema invece scompariva usando oculari sempre da 2 pollici ma con field stop più piccolo.

La luminosità dei vari diagonali è stata valutata in diversi modi: a) visibilità delle parti periferiche di nebulose, b) visibilità in visione distolta di stelle appartenenti a diversi ammassi. Questi test sono stati effettuati principalmente col TSA-102 e alcuni di essi sono stati poi ripetuti col TEC. La prova non ha evidenziato percettibili differenze tra un diagonale e l’altro nella capacità di mostrare i DSO. In qualche occasione è apparso un vantaggio del prisma Baader-Zeiss, in altre occasioni degli specchi, ma non è stato possibile trarre alcuna conclusione certa da questo punto di vista.

Infine, durante la comparazione sono stati osservati un certo numero di DSO e di oggetti brillanti per i quali si riportano nel seguito alcune note rappresentative:

M1 – Dalla location suburbana presso Washington D.C. la nebulosa appariva molto debole nel TSA-102. Usando un oculare Pentax XW da 30 mm la si poteva appena percepire in visione distolta e non si sono notate differenze tra i vari diagonali. Col Pentax 10 mm la nebulosa si vedeva meglio e anche in visione diretta, ma rimaneva debole e nessuna differenza tra i diagonali è emersa.

M42 – Tutti i diagonali hanno mostrato la nebulosa in modo eccellente e con livelli di dettaglio confrontabili. Le stelle A-E del Trapezio erano chiaramente visibili col Pentax da 7 mm mentre la F si vedeva a intervalli. Ogni differenza tra i diagonali era nel migliore dei casi solo a livello di percezione delle sfumature. In alcune serate, particolarmente coi prismi Takahashi 1.25” e Baader-Zeiss T2 sembrava di percepire un po’ più di contrasto  e di definizione della struttura della nebulosa, ma in altre occasioni i diagonali a specchio mostravano qualche zona in più della nebulosa, in particolare M43 più grande e più luminosa. Si trattava comunque di differenze molto lievi e non paragonabili a quelle riscontrate nell’osservazione planetaria.

M36/37/38 e Doppio Ammasso di Perseo – Nessuna differenza riscontrabile tra i diagonali. Gli oculari usati sono stati i Pentax XW da 10 e 14 mm di focale.

Stelle brillanti – Tutti i diagonali da 2 pollici hanno mostrato un punto di luce ben definito presso il field stop del Pentax XW da 40 mm. Era presente con tutti i diagonali un leggero astigmatismo, imputabile però all’oculare. Sulla caduta di luce ai bordi coi diagonali Astro-Tech dielettrico e Takahashi da 2 pollici si è già riferito più sopra.

Giove – Qui i diagonali a prisma hanno dominato la scena, soprattutto i Baader. La differenza prestazionale tra prismi e specchi somigliava a quella che si può notare tra un ortoscopico di Abbe di qualità media e uno ZAO, tanti erano i dettagli che saltavano fuori usando i prismi. Negli specchi la GRS e la zona vorticosa che la segue erano visibili a grandi linee ma senza dettagli fini dentro e attorno a esse, e anche i contrasti tra le strutture chiare e scure all’interno delle bande non erano ben definiti, al contrario di quanto si osservava nei prismi in cui queste regioni apparivano nitide e dettagliate, come pure la GRS e le turbolenze al suo seguito. In definitiva mentre i prismi non hanno evidenziato un netto vantaggio su oggetti non planetari, si sono invece rivelati vincenti nell’osservazione dei pianeti.

Luna – Per confrontare la resa dei prismi nell’osservazione lunare ho fatto uso di un Meade UWA 4000 da 8.8 mm e di un Meade Research Grade Ortho (RGO) da 4 mm. Con l’UWA non sono emerse differenze tra prismi e specchi, tutte le formazioni lunari apparivano nette e le ombreggiature sui mari ben contrastate. Passando al RGO i prismi hanno evidenziato un vantaggio nell’osservazione dei mari e degli ejecta brillanti attorno ai crateri, che apparivano più distinti e contrastati. In confronto gli specchi davano un’immagine lattescente e non altrettanto definita. Al solito, il VERNONscope 1.25″ Enhanced Silver arrivava molto vicino, se non a pari merito, coi prismi. La qualità inferiore dei prismi Vixen e Celestron si palesava nel fatto che pur mostrando immagini di maggior contrasto rispetto ai diagonali a specchio, non erano altrettanto nitide sia osservando i mari che le parti fortemente illuminate dei crateri. Ciò si notava però solo spingendo l’ingrandimento ad almeno 200x (0.5 mm P.U.)

 

IV. Conclusioni

a. Il diagonale è un componente assolutamente critico del treno ottico, particolarmente per l’osservazione planetaria. Il diagonale dovrebbe pertanto essere scelto con la stessa cura con cui si scelgono gli oculari.

b. Nel complesso i prismi Baader-Zeiss T2 e 2” e il diagonale a specchio VERNONscope Enhanced Silver Mirror si sono dimostrati i migliori per l’osservazione planetaria, mostrando senza dubbio più dettagli, più contrasto e meno luce diffusa attorno all’immagine di Giove. Al confronto anche i migliori diagonali alluminati e dielettrici hanno esibito immagini più slavate e meno nitide.

Figura 7

c. Nell’osservazione dei DSO la minima differenza di riflettività tra un diagonale e l’altro, così come dichiarata dai costruttori, si è rivelata inavvertibile durante le osservazioni. Tuttavia durante le notti più scure i diagonali a specchio hanno dato l’impressione di essere leggermente più luminosi, meno su oggetti stellari e più nell’osservazione delle nebulose, mostrando più dettagli e strutture in M42.

d. Nell’osservazione lunare si sono notate pochissime differenze tra specchi e prismi. Anche se i prismi migliori mostravano meglio i dettagli dei mari e delle coltri di ejecta, la differenza era così piccola da potersi considerare non significativa.

e. Nel valutare la luce diffusa attorno a Giove e alle stelle brillanti, è emerso chiaramente che la visione diretta è inequivocabilmente migliore che attraverso un qualunque diagonale, mostrando forse la metà soltanto della luce diffusa visibile anche nel miglior deviatore. Premesso questo, si può stilare la seguente classifica dal migliore al peggiore:

  1. Prisma Baader-Zeiss T2, seguito da prisma Baader-Zeiss 2” e prisma Takahashi 1.25”  
  2. Astro-Physics 2″ MaxBright e VERNONscope 1.25″ Enhanced Silver Mirror, seguiti da: Baader 2″ Clicklock dielettrico, Takahashi 2″ Aluminum Mirror, Tele Vue 1.25″ Everbrite dielettrico
  3. Astro-Tech 2″ dielettrico, Astro-Tech 1.25″ dielettrico

Nota – i diagonali economici Vixen e Celestron non sono stati inclusi in questa classifica in quanto la loro qualità non era al livello degli altri diagonali. 

f. Prismi di elevata qualità sono i candidati ideali per i rifrattori con rapporti focali di f/7 o superiore. Quelli descritti nel test non hanno introdotto aberrazione cromatica o sferica con i telescopi a f/7 e f/8 impiegati, ed hanno mostrato immagini altrettanto brillanti ma più ricche di contrasto e con minore luce diffusa rispetto ai migliori specchi dielettrici o alluminati. A f/6.25 un po’ di aberrazione cromatica si palesa sugli oggetti più brillanti.

g. Si è notata poca differenza tra specchi alluminati e dielettrici, con l’eccezione di uno scattering maggiore nei dielettrici meno pregiati.

h. Dal punto di vista ergonomico i diagonali migliori sono stati giudicati il Baader Clicklock dielettrico e il Tele Vue Everbrite.  Il Clicklock era un’autentica gioia da usare, richiedendo solo una piccola rotazione del meccanismo per bloccare e sbloccare l’oculare. Questo sistema di serraggio si è rivelato efficace anche in presenza di scanalature sui barilotti. Il Tele Vue si è fatto apprezzare per la vite di serraggio sovradimensionata, comoda e sicura da usare rispetto a quelle degli altri diagonali.

i. I diagonali richiedono un certo acclimatamento termico per poter dare il meglio di sè nell’osservazione planetaria, come abbiamo constatato portandoli da +21°C all’interno a -1°C; i diagonali a specchio, in particolare, durante il transitorio evidenziavano astigmatismo assiale e persino i prismi mostravano immagini poco definite fino al raggiungimento dell’equilibrio termico. Di solito occorrevano 15 – 30 minuti prima di ottenere le prestazioni migliori.

 

Disclaimer – A causa delle ovvie differenze che esistono tra un esemplare e l’altro dello stesso diagonale dovute alle tolleranze di fabbricazione, alle differenze dovute alle condizioni di seeing, ai telescopi impiegati, alla fisiologia e psicologia dell’osservatore (cioé preferenze personali, aspettative, ecc.), i risultati che il lettore può ottenere direttamente possono variare rispetto a quelli riportati nell’articolo. Le informazioni e i consigli che contiene sono stati dati in totale buona fede come hobbista e astronomo dilettante e sono inoltre basate su fonti ritenute affidabili e accurate nel momento della pubblicazione. L’autore, il traduttore e il titolare del dominio Astrotest.it non hanno alcuna responsabilità per le informazioni e i consigli contenuti nell’articolo e per le conseguenze che possono derivare dal loro utilizzo, di cui il lettore è interamente responsabile.

 

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