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Instrumentación Avanzada
Curso 2017/18
1. Datos Descriptivos de la Asignatura
ASIGNATURA: Instrumentación Avanzada CÓDIGO: 275462136
- Centro: Facultad de Ciencias
- Titulación: Máster en Astrofísica
- Plan de Estudios: 2013 (publicado en 11-02-2014)
- Rama de conocimiento: Ciencias
- Itinerario/Intensificación:
- Departamento/s: - Área/s de conocimiento:
  • Astronomía y Astrofísica
- Curso: 2
- Carácter: Optativo
- Duración: Cuatrimestral
- Créditos ECTS: 6.0
- Horario: http://www.ull.es/view/master/mastrofisica/Horarios/es
- Dirección web de la asignatura: http://www.campusvirtual.ull.es
- Idioma: Castellano e inglés


2. Requisitos para cursar la asignatura
No existen requisitos para cursar la asignatura.


3. Profesorado que imparte la asignatura
Profesor/a Coordinador/a: FRANCISCO GARZON LOPEZ
- Grupo:
- Departamento: Astrofísica
- Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica
- Lugar Tutoría: tardes: IAC ; mañanas: 1er cuatrimestre: despacho facultad - 2º cuatrimestre: IAC
- Horario Tutoría: 10:30-12:00 lunes y miércoles; 14:00-15:30 martes y jueves
- Teléfono (despacho/tutoría):
- Correo electrónico: fgarzon@ull.es
- Dirección web docente: http://www.campusvirtual.ull.es


4. Contextualización de la asignatura en el plan de estudio
- Bloque formativo al que pertenece la asignatura:
- Perfil profesional:


5. Competencias
Competencia Específicas
[CE1] Comprender los esquemas conceptuales básicos de la Astrofísica
[CE10] Saber utilizar la instrumentación astrofísica actual (tanto en observatorios terrestres como espaciales) especialmente aquélla que usa la tecnología más innovadora y conocer los fundamentos de la tecnología utilizada
Competencias Básicas
[CB6] Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
[CB7] Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios
[CB8] Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
[CB10] Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
Competencias General
[CG1] Conocer las técnicas matemáticas y numéricas avanzadas que permitan la aplicación de la Física y de la Astrofísica a la solución de problemas complejos mediante modelos sencillos
[CG2] Comprender las tecnologías asociadas a la observación en Astrofísica y al diseño de instrumentación


6. Contenidos de la asignatura
Contenidos teóricos y prácticos de la asignatura
- Profesor/a: Francisco Garzón y Peter Hammersley
- Temas (epígrafes):
1. Conceptos generales (de formación de imagen e interferencia)
* Elementos de un sistema óptico: pupilas y diafragmas; aberraciones: concepto y correción.
* Bases de la teoría de formación de la imagen: función pupila y función de transmisión
* Interferencia: modulación en amplitud y frecuencia
* Cuerpo Negro
2. La atmósfera en la medida de la señal.
* emisión y absorción atmosféricas
* difusión (scattering)
* modelos de dispersión atmosférica
* seeing: características; modelado: parámetro de Fried
3. Formación de imagen a través de un medio turbulento
* frente de onda; error de frente de onda; polonomios de Zernike
* la atmósfera como medio turbulento: turbulencias en aire claro; número de Reynold; teoría de Kolmogorov: longitud de escala
4. Interferometría.
* principios de la interferometría. Resolución espacial. Selección de ldo.
* filtros interferenciales
* Etalones.
* ejemplos instrumentales
5. Corrección de img: óptica adaptativa y métodos post-facto
* principios de la OA
* AO y MCAO
* ejemplos instrumentales
* métodos post-facto: fotometría speckle, lucky imaging
6. Espectroscopía de campo integral y multiobjeto
* concepto y desarrollo
* ejemplos instrumentales
7. Polarimetría.
* concepto
* aplicaciones científicas y limitaciones observacionales
* ejemplos instrumentales
8. Criogenia:
* Por qué enfriar los instrumentos.
* Criostato.
* Aislamiento.
* Escudo de radiación.
* Tipos de enfriadores (ciclo cerrado, nitrógeno líquido, Helio , dióxido de carbono, etc.)
* Optomecánica
9. Detectores:
* Placas fotográfcas.
* Fotomultiplicadores.
* Efecto fotoeléctrico: materiales.
* Amplificadores de integración.
* CCDs.
* Mosaicos detectores en IR.
* Bolómetros. STJ.
* Relación señal a ruido: concepto y determinación
10. Radioastronomía
* Ventajas y aplicaciones de la radioastronomía. Temperatura de brillo. Transporte radiativo.
* Tipos de sistemas receptores.
* Antena simple. Parámetros fundamentales: área, eficiencia de apertura, patrón de recepción.
* Radio-interferometría. Principios de la radio-interferometría. Redes de antenas. Principios de la reducción de datos. Síntesis de apertura
11. Proyectos instrumentales
* generalidades
* requisitos de usario y especificaciones: óptica, mecánica, electrónica y software
* proyectos científicos directores
* esquema de gestión
Actividades a desarrollar en otro idioma
Entre 3 y 4 temas de los que componen el temario se impartirán en inglés. Los trabajos prácticos que se propongan a los alumnos para su realización y entrega podrán, asimismo, redactarse en inglés. Algunos seminarios se impartirán en inglés, bien durante el desarrollo de la asignatura o se incluirán en el programa los que puedan resultar apropiados de los organizados regularmente en el IAC.


7. Metodología y volumen de trabajo del estudiante
Descripción
El objetivo de esta asignatura es presentar a los alumnos las técnicas de instrumentaciónn avanzadas detallando su aplicación a la Astronomía. Se pretende que los alumnos adquieran conocimientos de los distintos aspectos que involucra el desarrollo instrumental en general, y en astronomía, en particular. La formación se tratará siempre desde el punto de vista científico, incidiendo en la importancia que para la investigación astrofísica tiene el desarrollo de instrumentación novedosa y la necesidad de contar un liderazgo científico en su desarrollo.

Desde esa perspectiva, la asignatura se organiza en clases impartidas por el profesor que cubren los aspectos que se describen en el temario. Las clases serán tanto de carácter teórico como de planteamiento y resolución de problemas. Se plantea además, una o dos visitas guiadas a los laboratorios de instrumentación del Instituto de Astrofísica de Canarias para conocer el detalle del desarrollo de instrumentación. Asímismo, se organizarán seminarios en los que se describan proyectos instrumentales actualmente en marcha. Estos seminarios serán impartidos mayormente por personal del IAC, aunque se procurará incluir algunos de invitados que visiten el centro y los observatorios de Canarias. Finalmente, durante la asignatura se propondrán una serie de trabajos a ser realizados de forma semi-autónoma por los estudiantes.

De todo lo anterior cabe deducir que la asignatura necesitará de una dedicación del estudiante, fuera del horario lectivo, similar a la duración de éste.


Actividades formativas en créditos ECTS, su metodología de enseñanza-aprendizaje y su relación con las competencias que debe adquirir el estudiante
Actividades formativas Horas presenciales Horas de trabajo autónomo Total Horas Relación con competencias
Clases teóricas  39.00      39  [CG1], [CG2], [CE1], [CE10]
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio)  12.00      12  [CG1], [CG2], [CE10]
Realización de seminarios u otras actividades complementarias  5.00      5  [CG1], [CG2], [CE1], [CE10]
Estudio/preparación clases teóricas     45.00   45  [CB6], [CB7], [CB8], [CB10], [CG1], [CG2], [CE1], [CE10]
Estudio/preparación clases prácticas     45.00   45  [CB6], [CB7], [CB8], [CB10], [CG1], [CG2], [CE1], [CE10]
Asistencia a tutorías  4.00      4  [CB10], [CG1], [CG2], [CE1]
Total horas  60   90   150 
Total ECTS  6 


8. Bibliografía / Recursos
Bibliografía básica
    •    Electronic Imaging in Astronomy. Detectors and Instrumentation". Ian S. McLean. Wiley. 1997.
    •    Astronomical Optics, Daniel J. Schroeder, Academic Press, 1999
    •    Astrophysical Techniques, C. R. Kitchin, CRC Press, 2008
Atmospheric transmission, emission, and scattering, T. G. Kyle
Bibliografía complementaria
  •    "Infrared Astronomy with Arrays: The Next Generation". Ian S. McLean (ed.). Kluwer, ASSL v. 190. 1994.
  •    "Infrared Detectors and Systems". Dereniak & Boreman. Wiley. 1996.
 •    Turner, D.B. (1994). Workbook of atmospheric dispersion estimates: an introduction to dispersion modeling
    •    U. Frisch. Turbulence: The Legacy of A. N. Kolmogorov. Cambridge University Press
    •    Hardy, Johw W. (1998). Adaptive optics for astronomical telescopes
    •    Diffraction-Limited Imaging with Very Large Telescopes, eds. D.M. Alloin, Jean-Marie Mariotti
    •    Adaptive optics for astronomy, eds. D.M. Alloin, Jean-Marie Mariotti
   •    "Instrumentation for Large Telescopios". J.M. Rodríguez–Espinosa, A. Herrero, F. Sánchez (eds.). Cambridge. 1997.
    •    "Infrared Astronomy with ISO". Encrenaz & Kessler (eds.). Nova. 1992.
   •     The Infrared Handbook". IRIA, US. Navy. 1985.
Signal Processing, Modulation and Noise, A. Betts
Principles of Optics, M. Born & E. Wolf
Adaptive optics for astronomical telescopes. Hardy, Johw W. (1998).


9. Sistema de evaluación y calificación
Descripción
El sistema de evaluación se basa en tres aspectos: realización con éxito de exámenes tipo cuestionario; entrega de trabajos y prácticas; exposición en clase y posterior debate de un tema propuesto por el profesor. Las ponderaciones de cada uno de los aspectos anteriores se detalla en la estrategia evaluativa. En caso de no poder realizar alguna de las pruebas descritas en la estrategia, su ponderación se sumará a la del cuestionario. Para las convocatorias siguientes a la primera, sólo se evaluará el cuestionario, que pasará a tener ponderación del 100%.

Estrategia Evaluativa
TIPO DE PRUEBA COMPETENCIAS CRITERIOS PONDERACIÓN
Pruebas de respuesta corta  [CB6], [CB7], [CB8], [CG1], [CG2], [CE1], [CE10]   Se realizará al menos un cuestionario largo sobre los temas tratados en clase.   60% 
Pruebas de desarrollo  [CG1], [CG2], [CE1], [CE10]   Se trata de exposiciones de clase y posterior debate corto. Claridad en la exposición. Selección de los conceptos más relevantes del tema propuesto. Corrección en el debate.   20% 
Trabajos y proyectos  [CB10], [CG1], [CG2], [CE1], [CE10]   Adecuación al nivel de la asignatura. Originalidad.   10% 
Informes memorias de prácticas  [CB10], [CG1], [CG2], [CE1], [CE10]   Comprensión de la práctica. Corrección en la ejecución. Resultados.   10% 


10. Resultados de Aprendizaje
 El objetivo de esta asignatura es presentar a los alumnos las técnicas de instrumentación avanzadas detallando su aplicación a la Astronomía. Se pretende que los alumnos adquieran conocimientos de los distintos aspectos que involucra el desarrollo instrumental en general, y en astronomía, en particular. La formación se tratará siempre desde el punto de vista científico, incidiendo en la importancia que para la investigación astrofísica tiene el desarrollo de instrumentación novedosa y la necesidad de contar un liderazgo científico en su desarrollo. La instrumentación astrofísica abarca una amplia variedad de fenómenos y especialidades y para abordar con seriedad su estudio se requiere de un bagaje de conocimientos generales, terminología y descriptiva considerables, parte de los cuales forman parte del temario de la misma y otros deben formar parte de la formación previa del alumno.
 


11. Cronograma / calendario de la asignatura
Descripción
 La asignatura está organizada en temas, según se describe en la sección 6. Por tanto, la misma estructura temática de la asignatura dicta su calendario lectivo. Los temás se han diseñado de forma que sean bastante equilibrados en cuanto al esfuerzo que exigen al estudiante. 

Primer Cuatrimestre
SEMANA Temas Actividades de
enseñanza aprendizaje
Horas
de trabajo
presencial
Horas
de trabajo
autónomo
Total
Semana 1:  1   Clases de teoría   2.00   3.00   5 
Semana 2:  1 y 2   Clases de teoría   4.00   5.00   9 
Semana 3:  2 y 3   Clases de teoría   4.00   5.00   9 
Semana 4:  3   Clases de teoría   4.00   5.00   9 
Semana 5:  4   Clases de teoría   4.00   6.00   10 
Semana 6:  4 y 5   Clases de teoría   4.00   6.00   10 
Semana 7:  5   Clases de teoría   4.00   6.00   10 
Semana 8:  6   Clases de teoría   4.00   6.00   10 
Semana 9:  7   Clases de teoría y seminario   4.00   6.00   10 
Semana 10:  8   Clases de teoría y seminario   4.00   7.00   11 
Semana 11:  8 y 9   Clases de teoría y seminario   4.00   7.00   11 
Semana 12:  9 y 11   Clases de teoría y visita a laboratorios IAC   5.00   7.00   12 
Semana 13:  11   Clases de teoría y seminario   4.00   8.00   12 
Semana 14:  10   Clases de teoría y visita a laboratorios IAC   5.00   8.00   13 
Semana 15:     Presentación de trabajos de los estudiantes   4.00   5.00   9 
Semanas 16 a 18:              0 
Total horas 60 90 150


Fecha de última modificación: 24-07-2017
Fecha de aprobación: 19-07-2017