Design, Assembly and Test of G-CLEF\'s Exposure Meter

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Volpato, Henrique Lupinari
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Design óptico
Espectrógrafo
Exoplanetas
Exoplanets
Exposure meter
Extreme precision radial velocity
G-CLEF
GMT
Medidor de exposição
Optical design
Spectrograph
Velocidade radial de precisão extrema
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14131/tde-19112024-113353/
Resumo: This project aims to develop a versatile, high-efficiency, low-resolution spectrograph designed as the exposure meter for G-CLEF (GMT-Consortium Large Earth Finder). G-CLEF is a cutting-edge, high-resolution echelle spectrograph slated to be the first-generation instrument for the Giant Magellan Telescope (GMT), scheduled for completion in time for the telescopes first light. The exposure meter is crucial for adjusting Barycentric Corrections (BC) in Doppler radial velocity (RV) measurements, accounting specifically for Earths chromatic atmospheric effects. This correction is particularly significant in Extreme Precision RV (EPRV) measurements since atmospheric wavelength dependencies can introduce errors at scales as fine as tens of centimeters per second, which is the same level of precision required for detecting Earth-like planets orbiting Sun-like stars, a primary scientific goal of G-CLEF. This work delves into the detailed scientific rationale, presents the design trade-offs and performance simulations to achieve a precision of 1 cm/s in EPRV measurements, and outlines the key parameters derived from these analyses. It also discusses the optical and mechanical designs grounded in validated requirements identified through performance simulations. Additionally, it covers the assembly and testing phase of the exposure meter prototype, along with the results that confirm the effectiveness of the design.
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spelling Design, Assembly and Test of G-CLEF\'s Exposure MeterConcepção, construção e teste do medidor de exposição do G-CLEFDesign ópticoEspectrógrafoExoplanetasExoplanetsExposure meterExtreme precision radial velocityG-CLEFG-CLEFGMTGMTMedidor de exposiçãoOptical designSpectrographVelocidade radial de precisão extremaThis project aims to develop a versatile, high-efficiency, low-resolution spectrograph designed as the exposure meter for G-CLEF (GMT-Consortium Large Earth Finder). G-CLEF is a cutting-edge, high-resolution echelle spectrograph slated to be the first-generation instrument for the Giant Magellan Telescope (GMT), scheduled for completion in time for the telescopes first light. The exposure meter is crucial for adjusting Barycentric Corrections (BC) in Doppler radial velocity (RV) measurements, accounting specifically for Earths chromatic atmospheric effects. This correction is particularly significant in Extreme Precision RV (EPRV) measurements since atmospheric wavelength dependencies can introduce errors at scales as fine as tens of centimeters per second, which is the same level of precision required for detecting Earth-like planets orbiting Sun-like stars, a primary scientific goal of G-CLEF. This work delves into the detailed scientific rationale, presents the design trade-offs and performance simulations to achieve a precision of 1 cm/s in EPRV measurements, and outlines the key parameters derived from these analyses. It also discusses the optical and mechanical designs grounded in validated requirements identified through performance simulations. Additionally, it covers the assembly and testing phase of the exposure meter prototype, along with the results that confirm the effectiveness of the design.Esta tese tem como objetivo desenvolver um espectrógrafo versátil, de alta eficiência e baixa resolução projetado como medidor de exposição para o G-CLEF (GMT-Consortium Large Earth Finder). O G-CLEF é um espectrógrafo echelle de alta resolução de ponta, destinado a ser o instrumento de primeira geração para o Giant Magellan Telescope (GMT), com previsão de conclusão a tempo para as primeiras observações do telescópio. O medidor de exposição (Exposure Meter) é crucial para ajustar as Correções Baricêntricas (BC) nas medidas de velocidade radial por efeito Doppler (RV), levando em consideração especificamente os efeitos atmosféricos cromáticos da Terra. Esta correção é particularmente importante nas medidas de Velocidade Radial com Precisão Extrema (EPRV), já que as dependências cromáticas da atmosfera podem introduzir erros em escalas da ordem de dezenas de centímetros por segundo o mesmo nível de precisão necessário para detectar planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas semelhantes ao Sol, um dos principais objetivos científicos do G-CLEF. Este trabalho explora a fundamentação científica detalhada, apresenta as compensações de parâmetros do design e simulações de desempenho com o objetivo de alcançar uma precisão de 1 cm/s em medidas de EPRV, e delineia os principais parâmetros derivados dessas análises. Além disso, discute os designs óptico e mecânico, baseados em requisitos validados identificados por meio de simulações de desempenho. Adicionalmente, aborda a fase de montagem e testes do protótipo do medidor de exposição, juntamente com os resultados que confirmam a eficácia do design.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPOliveira, Claudia Lucia Mendes deVolpato, Henrique Lupinari2024-09-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14131/tde-19112024-113353/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2024-11-21T11:52:02Zoai:teses.usp.br:tde-19112024-113353Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-11-21T11:52:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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