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Instrumente für andere Observatorien

MIDI: Interferometer für das VLTI im mittleren Infrarot

Nach langen Verhandlungen konnte am 15. September endlich das "Agreement" mit der ESO über den Bau des MIDI - Instruments für das VLTI abgeschlossen werden. Es sieht einen Beginn der interferometrischen Beobachtungen an den 8m-Teleskopen in der zweiten Hälfte des Jahres 2002 vor und reserviert für das Instrumenten-Team eine garantierte Beobachtungszeit von 30 Nächten an den 8 m - Teleskopen und eine ähnliche, kompliziert zu berechnende Zahl von Nächten an den 1.8 m - "Auxiliary" - Teleskopen. Ferner wurden das Pflichtenheft ("Statement of Work") sowie die Spezifikationen in beiderseitigem Einvernehmen fertiggestellt.

Am 29. Februar 2000 wurde bei ESO der "Final Design Review" (FDR) für das MIDI-Instrument durchgeführt. Die danach noch offenen Fragen wurden in den folgenden Monaten geklärt und abgeschlossen. Die Software-Entwicklung war zu diesem Zeitpunkt noch im Rückstand. Sie wird ihren FDR im Frühjahr 2001 erfahren.

Wie geplant wurde im Berichtsjahr nahezu die gesamte Hardware für das MIDI - Instrument gefertigt. Ausnahme ist die kalte Optik, die im April 2001 von ASTRON nach Heidelberg geliefert werden soll. Die notwendige Klärung der verschiedenen Schnittstellen erforderte zahlreiche Treffen mit ESO, ASTRON und den an der Software - Entwicklung beteiligten Instituten in Leiden und Paris - Meudon.

Stand der Entwicklung der Untersysteme: Die Detektor - Auslese - Elektronik wurde während des Jahres 2000 fertiggestellt und befindet sich seither im Test. Im Februar wurde der Multiplexer des Detektors zum ersten Mal damit betrieben. Das Konzept und die Architektur der Auslese-Elektronik sowie die ersten Testergebnisse wurden bei der SPIE - Tagung Ende März in München vorgestellt. Die Arbeit mit dem "Engineering-grade" - Detektor begann im Juli. Dazu wurde ein eigens dafur gebautes Testdewar verwendet. In den folgenden Monaten wurde an Verbesserungen der Auslese-Elektronik und dem Betrieb des Detektors gearbeitet. Beim Ausleserauschen und bei der Geschwindigkeit des Auslesens konnten die spezifizierten Werte bisher noch nicht erreicht werden. Im November reiste S. Ligori nach Edinburgh, um die Probleme dieser Detektoren mit zwei weiteren Gruppen zu diskutieren, die ebenfalls mit Raytheon - Detektoren arbeiten (VISIR in Saclay, und MICHELLE in Edinburgh). Der "Science-grade" - Detektor (Raytheon Si:As IBC mit 320 x 240 Pixel) wurde Ende des Jahres 2000 geliefert; die Tests dieses Detektors und die weitere Entwicklung der Auslese-Elektronik werden während des Jahres 2001 durchgeführt werden.
(Grimm, igori, Salm)

Dewar: Das im Vorjahr erworbene und weiterentwickelte Test Dewar wurde im Jahre 2000 nahezu ausschliesslich zum Testen des Detektor-Auslesens verwendet. Die Einzelteile für das endgültige Dewar von MIDI wurden in der Feinmechanik - Werkstatt des MPIA hergestellt und zum Ende des Jahres zusammengebaut. Ein erster Vakuum-Test war erfolgreich. Das endgültige Dewar misst 85 cm (B) x 60 cm (L) x 80 cm (H) bei einem Gewicht von etwas über 500 kg. Die Kühlung erfolgt nach innen stufenweise. Das erste Strahlungsschild wird durch einen Flüssig-Stickstoff - Tank auf 77 K gehalten, während das innere Strahlungsschild die kalte Optik umgibt und mittels der ersten Stufe eines "Closed-Cycle Cooler" auf etwa 40 K abgekühlt wird. Der Detektor selbst wird dann durch die zweite Stufe des "Closed-Cycle Cooler" bei etwa 6 K stabilisiert. Die Tests zum Kühlverhalten dieses Kryostaten sollen im Februar 2001 beginnen.
(Böhm, Laun, Rohloff)

Warme Optik: Die optische Platte mit den Spiegeln für den Wegausgleich der beiden von den Teleskopen kommenden Strahlbundel sowie fur das Einfädeln des Lichts der Eichquellen in das MIDI - Dewar wurde Ende August von unseren Partnern aus Freiburg (Kiepenheuer- Institut für Sonnenphysik) nach Heidelberg geliefert. Die optische Qualität der Spiegel ist besser als spezifiziert. Die Ebenheit der zum Justieren der Strahlengänge eingesetzten markierten Glasplatten entspricht dagegen noch nicht den Anforderungen. Somit konnte die sogenannte warme Optik von MIDI bisher nur vorläufig justiert und dabei das Justierverfahren überprüft werden.

Rechner und Software: Wie bereits erwähnt, wird das Design der MIDI-Software erst im Frühjahr 2001 abschliessend überprüft werden. Im Berichtsjahr wurden die fünf zur Steuerung des Instruments notwendigen Rechner beschafft und mit der VLT-spezifischen ESO - Software in Betrieb genommen. Für die "Instrument Control Software" wurde die Ansteuerung der drei Verstellmotoren der warmen Optik entwickelt. Ein weiteres System wurde aufgebaut und an ASTRON geliefert. Dort wurden dann im November erste Tests zum Verfahren der beweglichen Komponenten der kalten Optik unter Benutzung von Standard - ESO - Software durchgeführt. Fur die MIDI-spezifischen Druck- und Temperatur-Messgeräte wurde die Treiber - Software geschrieben und in die ESO-Software integriert. Die MPIA - Software fur das Auslesen des Detektors wurde weiter entwickelt und hat sich bei den Tests des Detektors bereits gut bewährt.
(Hippler, Mathar, U. Neumann, Storz und Kollegen bei ASTRON, in Leiden und Paris - Meudon; Koordination: W. Jaffe, Leiden)

Kontroll-Elektronik: Die Konzeption der Kontroll-Elektronik wurde abgeschlossen. Alle Geräte zur Messung und Regelung von Temperaturen und Vakuum wurden beschafft, ebenso die Motoreinheiten. Zum Schutz des Instruments wurde ein umfangreiches Interlock - System entwickelt. Es wurden drei "ESO - kompatible" VME-Systeme fur den Laborbetrieb aufgebaut, davon zwei für Heidelberg und eins für ASTRON.
(Wagner)

Aufbau: Im Oktober wurde der von ESO zur Verfügung gestellte optische Tisch geliefert, der auch auf Paranal verwendet werden wird. Die Tischplatte misst 2100 mm x 1500 mm und hat eine Dicke von 61 cm. Im Laufe des Oktober wurde die grosse Experimentierhalle im MPIA als sauberer Testraum hergerichtet, sodaß die Integration des MIDI - Instruments termingerecht Ende November beginnen konnte. Das Untergestell des Tisches wurde auf dem Hallenboden in der gleichen Weise, wie für das VLTI vorgessehen, mit Schrauben und Zementkleber fixiert und zusammen mit der Tischplatte ausgerichtet. Anfang Dezember wurde dann die 5-Achsen-Montierung auf dem optischen Tisch aufgebaut. Auf ihr wird letztendlich das MIDI-Dewar sitzen. Diese Montierung erlaubt das Ausrichten des Instruments im warmen wie im kalten Zustand durch Fernbedienung.
(Böhm, Laun, Rohloff)

Kalibierung: Die für die Laboreichung vorgesehen Lichtquellen (CO2 - Laser bei 10.6 mu, Laserdiode bei 8.6 mu, Schwarzkörperstrahler, pulsierende thermische Lichquelle der Firma Ion Optics) wurden auf ihrem optischen Tisch aufgebaut. Ihre Funktion wurde einschliesslich der notwendigen Anpassungoptik überprüft. Für alle optischen Elemente wurden Transmission, gegebenenfalls auch Ebenheit der Oberfläche untersucht.
(Pitz, Przygodda, Schuller, teilweise unterstützt durch ASTRON)

Wissenschaftliches Programm: Unter dem Vorsitz von B. Lopez, Nizza, arbeitete die "Science Group" von MIDI an der Vorbereitung der Programme fur die Garantiezeit, die nach der gegenwärtigen Zeitplanung bis Sommer 2001 bei ESO abgegeben werden müssen.