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TIP@GRIS DATA REDUCTION AND

CALIBRATION

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TIP@GRIS DATA REDUCTION AND

CALIBRATION+

Some notions on theRadiative Transfer Equation

and Inversion Techniques

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2 ferroelectric liquid crystals (TIP)

δ1 = 155º δ2 = 75º θ1 = 70º θ2 = 155º Δθ = 50º

Polarimetric techniques

4 independent modulation states

Fixed retardances

θ 2= θ 2(Voltage)

θ 1= θ 1(Voltage)Polarizer

Polarizing beamsplitter

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Polarimetric techniques

Why a polarizing beamsplitter instead of a polarizer?

Spatial modulation (Dual beam)

Temporal modulation (Single beam)

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Polarimetric techniques

Spatial modulation (Dual beam)

Temporal modulation (Single beam)

Seeing-induced crosstalk

Flatfield-induced crosstalk

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Polarimetric techniques

Temporal and Spatial modulation

Beam exchange

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Reduction steps

• Bad pixel correction

• Dark current subtraction

• Flatfield correction

• Telescope + polarimeter calibration

• Demodulation + Beam merging

• Residual fringes correction

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1.- Bad pixel correction

raw image Corrected for bad pixels

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2.- Dark current subtraction

Important

• Same exposure time

as observations

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3.- Flatfield correction

CORRECTION FOR

• Line inclination

• Beam misalignment

λ 1565 nm

Important

• One flat per

modulation state

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3.- Flatfield correction

λ 1565 nm

CORRECTION FOR

• Line inclination

• Beam misalignment

Important

• One flat per

modulation state

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3.- Flatfield correction

λ 1565 nmModulation state 1

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3.- Flatfield correction

λ 1565 nmModulation state 2

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3.- Flatfield correction

λ 1565 nmModulation state 3

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3.- Flatfield correction

λ 1565 nmModulation state 4

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4.- Telescope + polarimeter calibration

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{

4.- Telescope + polarimeter calibration

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Unknowns:

4.- Telescope + polarimeter calibration

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Residual crosstalk Q, U, V ↔ Q, U, V ≈ 1%

4.- Telescope + polarimeter calibration (IV)

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5.- Demodulation + Beam merging

N = T(t) I I = D(t) N // D(t) T(t) = 1→ → → →

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On-line Stokes images visualization

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6.- Demodulation + Beam merging

Single beam Dual beam

I

V

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6.- Demodulation + Beam merging

Single beam Dual beam

Q

U

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6.- Demodulation + Beam merging

UQ

I V

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Routines

pro cal15650lambda=15650. ; polarimetric calibrationfilecal=['27apr14.005','27apr14.009','27apr14.012','27apr14.019', $ '28apr14.001','28apr14.005','28apr14.007', $ '29apr14.002','29apr14.005','29apr14.008','29apr14.011', $ '30apr14.000','30apr14.005','30apr14.008', $ '30apr14.013','30apr14.016', $ '01may14.002','01may14.005','01may14.007', $ '02may14.002','02may14.005','02may14.012', $ '02may14.016','02may14.019', $ '03may14.001','03may14.006','03may14.010','03may14.014', $ '03may14.017','03may14.025','03may14.029', $ '05may14.001','05may14.006'] get_teles,filecal,lambda=lambda,xtau=xtau,/verbose,/displayreturnend

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Routines

pro cal27apr14 ; data calibration xtau=[0.9917,174.02,1.0014,536.71] ; using all calib files ; 27 Apr - 5 Mayfileff=['27apr14.006']filecal=['27apr14.005']map='27apr14.000'gris,map,fileff,filecal,lambda=15650.,xtau=xtau,/xtalkreturnend

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Data handling and preparation prior to analysis

(not included yet in standard routines)

- Continuum rectification

- Wavelength calibration

- Stray light (and PSF) evaluation

COMPARISON WITH FTS

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Line Identification

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Calculate dispersion

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Wavelength calibrated spectrum

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Continuum rectification

15th order polynomial FTS in redOBS in white

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Continuum rectification

OBS in white FTS in red

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2. Spectral Resolution + Stray Light

σteor= 56 mA

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2. Spectral Resolution + Stray Light

FTS in redOBS in white

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All steps

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3. The radiative transfer equation

Synthesis

Inversion

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3. The radiative transfer equation

In Intensity

t Optical depth

Sn Source function

K Absorption matrix

RTE (stationary and plane-parallel)

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3. The radiative transfer equation

Unno-Rachkovsky equations

observer

LTE

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3. The radiative transfer equation

Zeeman splitting

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3. The radiative transfer equation

In Intensity

t Optical depth

Sn Source function

K Absorption matrix

O Evolution or extintion

operator

RTE (stationary and plane-parallel)

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3. The radiative transfer equation

Free parameters: B, θ, χ, B0, B1, η, Δλd , a, v

Mag. field Source

function Line

shape Line

position

with

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Profiles for different field strength

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Profiles for different field inclination

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Profiles for different field azimuth

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RX Response function

3. The radiative transfer equation

Parameter perturbation

RTE perturbation

Perturbation solution

𝑅𝑥 (𝜏5 )=𝛿𝐼 ν

𝛿𝑥

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Initial model

T

Synthesis Isyn

Observation

Iobs

Perturbed profile

δI = Isyn - Iobs

Perturbed model

δT

4. The RTE inversion

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• Existence of solution?

• Unicity of solution?

4. The RTE inversion

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Least squares

4. The RTE inversion

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5. The RTE inversion (SIR)

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5. The RTE inversion (SIR)

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6. Information obtained from spectral lines

1.- Temperature stratification

2.- LOS velocity stratification

3.- Magnetic field vector stratification

4.- Atomic parameters

5.- Element abundance

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6. Information obtained from spectral lines

1.- Temperature stratification

2.- LOS velocity stratification

3.- Magnetic field vector stratification

4.- Atomic parameters

5.- Element abundance

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Magnetic field

Westendorp Plaza et al. (2001)

6. Information obtained from spectral lines