Einführung

Tests des 7 mm SFK-Empfängers wurden im Mai, August und Oktober 1997 von Herrn Altenhoff durchgeführt. Einige wesentliche Resultate sind in seiner Sammlung von gain-Kurven (9. Nov. 1997) enthalten. Unter anderem hatte Herr Altenhoff eine Flächeneffektivität $\eta_{A}^{}$ $\approx$ 13% erhalten (Mai 1997). Nachfolgende Messungen hatten zum Teil erheblich geringere Werte aufgezeigt, die Zweifel an der Qualität des Subreflektors einerseits und/oder an der Praktikabilität des Aufstellungsortes weit ab von der optischen Achse weckte. Zudem waren inzwischen auch ca. 30% der neuen Paneele montiert. Diese sind in den Messungen Okt. 1997 natürlich bereits enthalten. Es wurde der Entschluß gefaßt, den 7 mm Empfängers (Multifrequenz-Empfänger) zu Testzwecken in die optische Achse zu verlegen.

Es sollte eine Vergleichsmessung bei 7 mm vor der Verlegung stattfinden, um Antennendiagramm, Gain-Kurve und $\eta_{A}^{}$ nochmals zu bestimmen. Diese Messungen fanden statt am 22. Jan. 1998 in der Zeit von 14:00 - 15:00 Uhr und am 25. Jan. 1998 von 16:00 - 23:00 Uhr. Andere Intervalle waren wegen ungünstiger Witterung bzw. fest vereinbarten Messungen (VLBI) nicht nutzbar. Einige Messungen wurden auch aus der regulären Meßnacht am 28. Jan. 1998 (Kramer) übernommen. Die Messungen am 22. Jan. dienten zuerst der Kontrolle der Meßprogramme, besonders der Programme zur Erstellung der Antennendiagramme. Die Messungen an diesem Tag litten darunter, daß das Teleskop nicht ganz schneefrei war.

Beobachtungsprogramm

Das Beobachtungsprogramm bestand hauptsächlich in der Aufnahme von Cross-Scans, Kalibrationskarten und Skydips. Wegen der ungünstigen Lage der Beobachtungszeit hinsichtlich der Sternzeit standen als Kalibrationsquellen nur NGC7027, 3C84 und als schwache Vergleichsquelle 3C48 zur Verfügung. Insbesondere war der Mond nicht sichtbar (Neumond!). NGC7027 stellte den Hauptkalibrator mit einer angenommenen Flußdichte von 5.1 Jy. NGC7027 war nur bei Elevationen unterhalb von 48^osichtbar. Mit NGC7027 wurde der Fluß von 3C84 bestimmt, die als stärkste Quelle zur Überprüfung der "Gain"-Kurve und zur Aufnahme des Antennendiagrammes verwendet wurde. Cross-Scan-Auswertung erfolgte nur für Messungen unmittelbar nach einer Fokussierung. Daher konnten aus der regulären Meßnacht am 28. Jan. nur ein Cross-Scan auf 3C84 bei einer Elevation von 77^oübernommen werden. Alle Messungen wurden mit eine Bandbreite von 2.55 GHz durchgeführt.

Auswertung der Cross-Scans

3C84

Ziel der Auswertung der Cross-Scans war die Überprüfung von Halbwertsbreiten (HPBW) und der Gain-Kurve. Entsprechend der Sternzeit liegen Messungen zwischen 36^ound 77^oElevation vor. Ein Vergleich mit den Messungen von Altenhoff zeigt sehr gute Übereinstimmung. Gleiche Übereinstimmung liegt auch bei den Halbwertsbreiten vor:

Die HPBW variiert von 18" bei 77^obis zu 20.6" bei 36^oElevation.

NGC7027

NGC7027 wurde als Flußeichung verwendet. Die Flußdichte wurde mit 5.1 Jy angenommen. Zur Bestimmung der Antennentemperatur wurden Werte für die Temperatur der internen Kalibration ( T_cal ) angesetzt, die von Herrn Lochner ermittelt wurden: 12 K mittels des ersten und 11 K mittels des zweiten Kanals. Die Kanäle stellen die links und rechts zirkularen Anteile dar. Die Antennentemperatur ist also die Summe beider Kanäle. Für zwei Messungen von NGC7027 bei Elevationen von 48^ound 45^oergibt sich T_A = 1.48 $\pm$ 0.1 K entsprechend einem Verhältniss T_A/S = 0.3(K/Jy) . Für eine Elevation von 67^oergibt sich T_A = 1.3 $\pm$ 0.1 K . Diese Werte stimmen in etwa mit denen von Altenhoff überein. Aus T_A kann der Antennenflächenwirkungsgrad ( $\eta_{A}^{}$ [ % ]) bestimmt werden. Zur Berechnung von $\eta_{A}^{}$ dient die Gleichung

$\displaystyle\eta_{A}^{}$ [%] = $\displaystyle{{100~A_o[m^2]} \over {7854~m^2}}$ , A_o[m²] = 2 $\displaystyle{{k~T_A[K]} \over {S[W~m^{-2}Hz^{-1}]}}$

mit A_o als effektiver Antennenfläche und k=1.3807 10^{- 23} Ws/Grad.

Es ergibt sich $\eta_{A}^{}$ = 10% ohne Korrektur für die Extinktion. Mit Korrektur ergibt sich ein Wert von 12% (siehe nächsten Abschnitt). Das Optimum liegt bei niedrigeren Elevationen. Das $\eta_{A}^{}$ dort ist vermutlich nahe bei 15% .

Abb. 1: Relative "Gain"-Kurve für 7mm SFK

Skydips

Es wurden zwei SKYDIPS gefahren bei AZM = 200^ound bei AZM = 250^omit 5 Stützpunkten zwischen air mass am = 3.0 und 1.0. Die Werte beider Messreihen sind derart gleich, daß eine Mittelung sinnvoll ist. Die Werte (4 x Antennensignal) sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

air-mass	Kanal 1	Kanal 2
1.0	26683	38852
1.5	28155	41392
2.0	29634	43959
2.5	31015	46364
3.0	32336	48670

Die Auswertung erfolgt über anfitten der Daten mit der Funktion

Wert = Offset + scale*(1. - e^{- *am})

wobei am die Luftmasse und $\tau_{0}^{}$ die optische Dicke im Zenit darstellen. Die Auswertung ist in Fig.2 für die beiden Kanäle abgebildet. Die unterschiedliche Steigung für die Kanäle ist auf unterschiedliche Verstärkung zurückzuführen. Der Wert für $\tau_{0}^{}$ ergibt sich zu $\tau_{o}^{}$ = 0.098 . Der niedrige Wert wird verständlich, wenn man bedenkt, daß die Temperatur bei klarem Himmel unter 0^oC lag.

Abb. 2: Auswertung der durchgeführten "Skydips"

Zusammenfassung

"Gain"-Faktoren, die optische Dicke sowie die Apertureffektivität entsprechen sehr gut den Werten, die Herr Altenhoff bei seinen letzten Messungen erhalten hat. Es hat sich keine messbare Änderung ergeben.

Auswertung der Maps auf Kalibrationsquellen

Ziel der Maps war die Gewinnung eines Antennendiagrammes und die Bestimmung des Verhätnisses Strahlungstemperatur T _B [K] zu S[Jy]. Die dafür relevanten Messungen wurden an 3C84 durchgeführt. Die Flußdichte von 3C84 wurde dazu an Hand von NGC7027 geeicht. 3C84 hatte bei den Messungen eine Flußdichte von S_3C84 $\approx$ 8 Jy . Es wurden Karten von 2' Größe zentriert auf 3C84 gemessen, wobei das Koordinatensystem SBAS 1D mit VAZM = 5'/min verwendet wurde. Der Punktabstand der einzelnen Schnitte ist 5". Es wurden drei Karten gemessen, die wegen der etwas ungünstigen Sternzeit alle bei einer Elevation zwischen 69^ound 65^olagen. Gaussfits zeigten "Pointing"-Differenzen von 3" zwischen den Karten 1 und 2 bzw. 3 und 1.5" zwischen den Karten 2 und 3. Das Mittel aus den Karten 2 und 3 zeigt Abb.3. Die Halbwertsbreiten in den Einzelkarten sind gleich:

Große Achse 21.0" $\pm$ 0.4" ,

kleine Achse 18.2" $\pm$ 0.4" .

Die große Achse steht unter einem Winkel von ca. 70^ozur Azimutrichtung. In derselben Richtung liegen auch Nebenkeulen, die zum Teil ein Niveau von 10db erreichen. Auch im Süden ist ein Nebenzipfel von 10db sichtbar. Für das "Main-Beam" Verhältnis T_B[K]/S[Jy] ergibt sich ein Wert von 1.6.

Abb. 3: Antennendiagramm mit 3C84 ( 8 Jy)

Cas-A

Als Test wurde eine Karte von 8'x8' mit 6" Punktabstand in galaktischen Koordinaten gefahren. Trotz relative guter Witterung ist bei dieser Wellenlänge mit nur einem "Feed" kein gutes Ergebnis zu erwarten. Abb.4 zeigt das Ergebnis auf 30" gefaltet. Zur Flußbestimmung kann die Messung dienen ( 144 $\pm$ 30 Jy). Mit entsprechendem Aufwand und hervorragenden Wetterbedingungen mag man bessere Ergebnisse erreichen.

Abb. 4: 8' x 8' - Testkarte von Cassiopeia A

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Juergen Neidhoefer
2/9/1998