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あぷらなーと
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百均パワーで宇宙線を見る④

★前回のエントリーで終幕のハズが・・・

自作霧箱による自然放射線の「検出実験ごっこ」にハマってしまった あぷらなーと ですが、


本来、前回のエントリーでめでたく完結のハズでした。
・・・で、気分を切り替えてオリオン群の準備とかしていたのですが
残念ながら、超大型の台風21号の影響で、天候は大荒れ
とても観測どころではありません(涙)。



★それなら流星群の代わりに・・・!

今回実験ごっこしてみて再認識したのですが、霧箱の放射線軌跡ってなんだか流星群に似てますね。
いや、原理がじゃなくて、そのビジュアルが

「それなら、徹底的に良い感じの宇宙線写真を撮ってやれ!」

と言うわけで、悪天候の中、お家に籠もってひたすら自作霧箱の改良に取り組むことに。
ええと、(諸般の事情で)まだ詳細は明かせないのですが、相当ノウハウを蓄積できました。
自作霧箱、簡単そうに見えて結構デリケートです。少し条件(材質とか形状)が変わると失敗します。
でも、試作機を3機作った過程で無数の失敗を経験したので改善策は直感的に分かるようになってきました。

・・・そして・・・

ででん!


★改良版(4号機)完成!

今回は『自信作』です!(何が変わったか分からないとは思うけれど)
f0346040_22102700.jpg
さらに、さらに
ASI1600MM-COOLとASI1600MC-COOLのデュアルでステレオ動画が撮影可能に♪

f0346040_22125140.jpg
台風で外が土砂降りなので湿度が高く、すんごい結露が撮影をジャマしますが・・・・

f0346040_22141529.jpg
我ながら素晴らしい性能の霧箱が完成しました。
なんと、エタノールなどの補充やイオン除去などのメンテナンス無しで連続90分間以上に渡り放射線が観察できるという、夢のようなオモチャ♪
しかも、これ相当に感度が高いと思います。



★自作霧箱4号機の威力

なにがスゴいと言って、放射線源を一切使わずに自然放射線(と宇宙線)がドバドバ観察できるんですよー。

f0346040_22194716.gif
 ※自作霧箱4号機+ASI1600MM-COOL+ニコン50mmF1.4 8bitRAWのFITS動画から切り出し。(非冷却)

こんなに自然放射線が飛びまくってるなんて、改めてビックリ。

f0346040_22225792.gif
 ※自作霧箱4号機+ASI1600MM-COOL+ニコン50mmF1.4 8bitRAWのFITS動画から切り出し。(非冷却)

ううむ。
ここまで来ると、2001年の獅子座流星群↓を思い出しますねぇ。
ちょうどこんな感じだったなー。

f0346040_22263346.jpg
 ※ニコンF801S+トキナー17mm+スペリア1600+比較明コンポジット

f0346040_22281925.gif
 ※自作霧箱4号機+ASI1600MM-COOL+ニコン50mmF1.4 8bitRAWのFITS動画から切り出し。(非冷却)

上の動画なんか、火球の流星痕↓を彷彿とさせますねぇ。面白すぎ♪

f0346040_22423776.jpg
 ※ニコンFG20+シグマ28mmF1.8+スペリア800+比較明コンポジット



★MCでもバンバン写るぜ♪

同時に撮影したカラー版のASI1600MC-COOLでもバンバン写ります。

f0346040_22475385.gif
 ※自作霧箱4号機+ASI1600MC-COOL+ニコン50mmF1.8 8bitRAWのFITS動画からモノクロ変換して切り出し。(非冷却)

・・・さすがに、3D動画に仕上げるまでには相当な時間が掛かりそうですが、
とにかく、台風にやられちゃったオリオン座流星群の『敵討ち』ができたような気分でした。

さて、ここまで書いたところで風雨が強まってきました。
台風通過前の皆様、くれぐれもお気を付けくださいませ。


# by supernova1987a | 2017-10-22 22:53 | 科学写真 | Comments(8)

百均パワーで宇宙線を見る③

★霧箱が面白すぎる

当初、天体撮影時にイレギュラーな輝点ノイズが生じる要因を「検証ごっこ」するために始めた「霧箱作り」ですが、思いの外高性能な物ができちゃったので、正直『当初の目的』を忘れかけて迷走気味のあぷらなーとです。





★静止画では伝わらないこと

D5000 → ASI174MC-COOL → ASI1600MM-COOL
と色々テスト撮影してみた結果、霧箱の放射線軌跡撮影は『圧倒的に』ASI1600MM-COOLが有利との結論に至りました。
(照明を強烈に明るくできてゲインを下げられれば話は別ですが)

ただし、静止画では、この面白さが伝えきれないんですよねー。

・・・と言うわけで
(エキサイトブログ単体では400kBまでのGIF動画しかアップロードできないので、極限までデータを軽くして)
自作霧箱+ASI1600MM-COOLによる「自然放射線動画ギャラリー」を公開します♪

※以下、撮影は全てASI1600MM-COOL+ニコン35mmF2です。(おおむね60FPS)



★『素直』な放射線例

まっすぐ長ーく伸びたヤツですね。
パスレングス(飛程)が長いのと軌跡がくねっていないことから、エネルギー高めと思われますが、地上起源のものか宇宙線起源のものかは分かりません。

f0346040_16302057.gif



★間違いなく電子かな?

途中で3回ほど向きを変えています。
霧箱中の大気原子から相互作用を受けたものと思われます。
地上由来の典型的な電子線(ベータ線)かな?

f0346040_16334276.gif

★まるで火球と流星痕のような・・・

今回検出できた最も明瞭な軌跡です。
微動だにしないまっすぐな軌跡から宇宙線由来かも知れませんが、この映像からは分かりません。
それにしても、何も言わずにこの映像をみたら大流星の映像かと思いますね♪

f0346040_16381562.gif

★高角度から入射したと思われる例

拡散型霧箱の場合、軌跡ができるエリア(過飽和層)は水平に薄く広がっていて、その間を通過しないと軌跡が生じません
ですから、軌跡が短い場合は「本当に飛程が短かった」のか「過飽和層の厚みを見ているだけ」なのか判別できません。
ただし、過飽和層の上下に生じた対流の差によって、垂直成分が含まれていた「らしい」ことが推測できるケースがありました。
(地上から出たのか、上空から降ってきたのかは判別不能です)

※放射線は一般的に「ほぼ光速」で通過するので、カメラでその通過時間差を感知することはできません
軌跡が早く生じている部分と遅れて生じている部分は、入射粒子の挙動では無く周辺の過飽和エタノールの状態などに起因すると思われます。

f0346040_16460751.gif

★相互作用したっぽい例

高エネルギーの荷電粒子が大気原子に『衝突』すると、色々な相互作用が起こります。
例えば・・・

 電子が原子核に引かれて急カーブした際にガンマ線を放出する「ブレムスストラールング」(制動輻射)
 (イメージとしては、急カーブしたトラックから荷物が遠心力で振り飛ばされるような感じ)

 ガンマ線がその運動量の一部を原子核に渡すことで電子と陽電子を生み出す「ペアクリエイション」(電子対生成)
 (イメージとしては、目に見えないボールが赤インクの中に飛び込んだときに、上には赤インクの水滴、下には赤インクのへこみが生じて目に見えるようになった感じ)

 大気原子核そのものを破砕して別な核種に変えてしまう「フラグメンテーション」(原子核破砕)

その他、入射粒子そのもののディケイ(崩壊)など、挙げていくとキリがありませんが、ともかく今回の「実験ごっこ」でも、いくつか相互作用したらしき形跡が写りました。

f0346040_17001815.gif
もちろん、荷電粒子が通過した際に軌跡が写ること自体も、大気原子をイオン化するという相互作用の一種です。 




★泥沼化の予感・・・・

ともかく、久しぶりに「大興奮」した『実験ごっこ』でした♪
マズいです。
なんか、面白くなってきました。

カメラを複数台配置して軌跡を3D解析することで、到来方向を推測したり
遮蔽板や減衰材を入れて進行の向きを推測したり
強力な磁場を与えて電荷の正負と質量を判定したり
いやいやプラスチックシンチレータとフォトマルを・・・・・

・・・はっ!
泥沼化・ダメ!絶対!

※フォトマルとかに手を出すと、『BORG沼』どころの騒ぎではなくなります。

(注)目が覚めたので、この企画はこれにてめでたく終了と致します(笑)


# by supernova1987a | 2017-10-16 19:02 | 科学写真 | Comments(12)

百均パワーで宇宙線を見る②

★百均霧箱が素晴らしく良く見えるので

前回の記事で書いた『百均霧箱』が非常に良い感じです♪


試運転ではD5000の動画機能を使って640×480ピクセルで撮影したのですが、解像度を上げるため冷却CMOSカメラを投入してみました。



★対霧箱撮影仕様の冷却CMOSカメラ

まずは、ASI174MC-COOLです。
グローバルシャッターのおかげで『コンニャク現象』が出ないのが魅力で、ミルククラウンの撮影では大活躍しました。

f0346040_03513442.jpg
今回は、こんな装備で行きます。
ASI174MC-COOL+ニコン35mmF2で、画角の微調整のためにベルボンの微動雲台を装着。

※どうでも良いことですが、この機材写真、いつもより良い感じで写ったと自画自賛。最近、にゃあさんがブツ撮り用ボックスを使ってスゴく格好いい機材写真をアップされているので、負けじと(笑)新兵器『LEDトレース台』(本来はフラット撮影用に買った物)を拡散光源として用いたのですよー♪

f0346040_03535589.jpg
三脚は、変幻自在の変形機能を持ち、真上からの撮影に強いマンフロット190を投入。

速射性を優先して、冷却温度-10度・ゲイン400・8bitモノクロ・HighSpeedMode-ONで撮像。
ところが(ここがASI174MCの最大の弱点なのですが)盛大な横シマノイズが発生してトーンを持ち上げられません。
また、霧箱の運用ミスで底面にホコリが混入して光っていたり、開口部に微少な水滴が付いて丸いボケになったり、もうダメダメ



★一応、アマチュア天文家なので

ま、普通はここであきらめる所ですが、「こういう時に天体写真のテクニックが活きてくる」んですねぇ(笑)。

まずは、背景のゴミとか余計な光:『ダークノイズ』
と見立てて、処理してみます。

撮影した動画は1000コマのSerファイルなので、これをコンポジットして「位置の変わらない光」をノイズとして認識できるようなファイルにします。
ただし、空中に漂う霧粒が流れているので、そのままではその軌跡が悪さをして『縮緬ノイズ』になってしまいます。
そこで、2コマ飛ばしで333コマのコンポジットを行い、出来上がったファイルを『ダークファイル』に見立てて処理

さらにASI174系のシマシマノイズは位置がめまぐるしく変動するので補正は無理と判断してシルキーピクスの「ノイズ整列」(バンドノイズ軽減機能)を掛けます。

その他、ステライメージのホット除去フィルタやNikCollectionのDefineなどを用いて、余計な明暗を目立たなくさせます。

f0346040_04000702.jpeg
 ※左:撮って出し 中:背景減算処理後 右:ノイズ処理後

これで随分見やすくなりました。

なかなか良い感じです♪  

f0346040_04151101.jpg
いやー、この軌跡は面白いですね。
明らかに途中でインタラクション起こしてますよ。
・・・いつか「こんなん」撮ってみたかったんだー。


★ASI1600MMだと、さらに

ASI174で良い感じの放射線が撮影できて悦に入っていたものの、「ASI1600MMの方が良く写るんではないか?」と気になったので、早速機材組み替え。
今度は、ASI1600MMーCOOLで霧箱撮影をしてみます。
たしかに、モノクロで撮影するなら最初からモノクロカメラの方が良いですし、ASI1600MMにはほとんど横シマノイズがありませんものねぇ。

・・・すると・・・

f0346040_04215347.jpg
えっ!?

撮って出しのトリミングのみで、コレですか?!

なんという高感度、なんという低ノイズ!!
まるで流星群を撮影したみたいに鮮明な放射線軌跡。
ローリングシャッターとは言え、霧箱の場合はその軌跡がしばらく「漂う」ためにコンニャク現象は起こりません。

f0346040_04435178.jpg
うーむ。

f0346040_04450901.jpg
うーむ。

f0346040_05385580.jpg

うーむ。
画像処理なしでも、とんでもなく良く写るなあ、ASI1600MM-COOL
こうなると、300FPSくらいが必要となる(ミルククラウンなどの)高速度撮影以外では、もうASI174MCの出番が無いかもなぁ。



# by supernova1987a | 2017-10-16 06:00 | 科学写真 | Comments(4)


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