Course Syllabus
Obiettivi
Rendere lo studente familiare con il funzionamento della moderna strumentazione astronomica in modo che possa comprendere la letteratura scientifica relativa a questi argomenti e affronti con cognizione di causa l’analisi dei dati oggetto della sua tesi di laurea specialistica.
Contenuti sintetici
Introduzione ai principi fisici di funzionamento dei telescopi e dei rivelatori di radiazione elettromagnetica, gravitazionale e corpuscolare (raggi cosmici).
Programma esteso
Richiami di ottica geometrica.
Cenni di ottica gaussiana.
Polarizzazione di un'onda elettromagnetica: parametri di Stokes.
Telescopi:
- schemi ottici generali
- montature
- risoluzione angolare
- assorbimento atmosferico
- seeing
Radioastronomia:
- telescopi ad antenna singola
- interferometri
- ricevitori
- spettrometri
- polarimetri
Astronomia Millimetrica e Submillimetrica:
- telescopi
- ricevitori eterodina SIS
- ricevitori bolometrici
- TES
- mKIDS
Astronomia Infrarossa:
- telescopi
- ottica attiva/adattiva
- camere infrarosse (array)
Astronomia Ottica:
- telescopi
- camere a CCD
- sistemi fotometrici
- spettroscopi
Astronomia Ultravioletta:
- telescopi ad incidenza normale e radente
- CCD per UV
- Micro-Channel Plates
- Avalanche Photo Diodes
Astronomia X:
- telescopi ad incidenza radente
- telescopi a maschera codificata
- collimatori
Astronomia Gamma:
- telescopi Cerenkov
- rivelatori di sciami
Rivelatori di radiazione ionizzante:
- camere a ionizzazione
- camere proporzionali
- Geiger
- scintillatori
- fotomoltiplicatori
- rivelatori a semiconduttore
Antenne gravitazionali.
- Strain Ratio, sensibilità
- Risuonatori di Weber
- Interferometri
- LIGO
- VIRGO
- LISA
Criogeneratori
Refrigeratori T>180K
Refrigeratori T<180K
- Criogenia "umida"/"asciutta"
- Refrigeratori 3He
- Refrigeratori a diluizione
- Refrigeratori a demagnetizzazione adiabatica
Coordinate astronomiche
- Coordinate locali (alto-azimutali)
- Coordinate equatoriali
- Coordinate galattiche
Analisi dettagliata di qualche strumento terrestre o missione spaziale del prossimo decennio su suggerimento degli studenti
Prerequisiti
I contenuti dei corsi di Fisica I, Fisica II, Fisica III, Struttura della Materia.
Modalità didattica
Lezioni frontali eventualmente in videoconferenza o no, comunque registrate e messe a disposizione sull'elearning.
Materiale didattico
Videolezioni registrate.
Forum sugli argomenti trattati.
Trasparenze delle lezioni.
Libro di testo adottato:
“Electronic Imaging in Astronomy”, McLean, Springer 2008
Testi consigliati:
"Radio Astronomy", John D. Kraus, Cygnus Quasar Books
"Radiation Detection and Measurements", Glenn Knol, Weyley
"Observational Astrophysics", Pierre Lenà, Springer
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo Semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale in forma di due brevi seminari su due strumenti e/o missioni spaziali attivi in questi anni.
Orario di ricevimento
sempre, previo appuntamento.
Aims
Let the student be familiar with the functioning of the modern astronomical instrumentation so that she/he can understand the scientific literature related to instrumentation and be aware of the specific characterisitcs of the instruments getting the data she/is asked to analyze during her/his thesis.
Contents
Introduction to the physical principles of operation of telescopes and detectors of electromagnetic, gravitational and particle radiation (cosmic rays).
Detailed program
Geometrical optics recals.
Principles of gaussian optics.
Electromagnetic wave polarization: Stokes parameters.
Telescopes:
- main optical schemes
- mountings
- angular resolution
- atmospheric absorption
- seeing
Radio Astronomy:
- single antenna telescopes
- interferometers
- riceivers
- spectrometers
- polarimeters
Millimetric and Sub-millimetric Astronomy:
- telescopes
- etherodyne receivers SIS
- bolometric receivers
- TES
- mKIDS
Infrared Astronomy:
- telescopes
- adaptive/active optics
- infrared arrays
Optical Astronomy:
- telescopes
- CCD cameras
- photometric systems
- spectroscopes
Ultraviolet Astronomy:
- Normal and grazing incidence telescopes
- UV CCD
- Micro-Channel Plates
- Avalanche Photo Diodes
X ray Astronomy:
- grazing incidence telescopes
- coded mask telescopes
- collimators
Gamma ray Astrnomy
- Cerenkov Telescopes
- Showers detectors
Inonizing radiation detectors:
- ionization chambers
- proportional chambers
- Geiger
- scintillators
- photomultipliers
- semiconductor detectors
Gravitational antennas
- Strain Ratio, sensitivity
- Weber Resonators
- Interferometers
- LIGO
- VIRGO
- LISA
Cryogenerators
Heat transfer: conductivity, convectivity, radiationT>180K fridges
T<180K fridges
- "wet"/"dry"
- 3He fridge
- Dilution fridge
- Adiabatic Demagnetization Refrigerator
Astronomical Coordinates
- Local Coordinates (alt-azi)
- Equatorial Coordinates
- Galactic Coordinates
Detailed analysis of some next generation ground based instrument or space mission suggested by the students
Prerequisites
Physics 1, Physics 2, Physics 3, Structure of Matters
Teaching form
Frontal lessons, eventually in streaming. In any case the lessons are recorded and published on the e-learning page.
Textbook and teaching resource
Video files of the lessons.
Forum for every lessons.
Lesson presentations.
Textbook:
“Electronic Imaging in Astronomy”, McLean, Springer 2008
suggested books:
"Radio Astronomy", John D. Kraus, Cygnus Quasar Books
"Radiation Detection and Measurements", Glenn Knol, Weyley
"Observational Astrophysics", Pierre Lenà, Springer
Semester
Second Semester.
Assessment method
Oral exam consisting of two short seminars about contemporary instruments or space missions.
Office hours
Every day by appointment.
Staff
-
Mario Zannoni