Lymanα与可见光双波段内掩式日冕仪

发布时间：2021-11-09 18:35

　　太阳是地球能量的主要来源,太阳活动和变化对地球影响极大。为了满足天文学家对太阳观测和研究的需求,设计一种新型Lymanα和可见光双波段内掩式日冕仪（SCI日冕仪）,能够在121.6 nm和700 nm两个波段同时对日冕进行高分辨率成像观测。根据太阳在121.6 nm和700 nm日面与日冕的辐射特性确定仪器的参数,给出了日冕仪的初始结构,建立评价函数对初始结构进行优化。分析了日冕仪光学系统的成像性能和各个光学元件产生杂散光对成像性能的影响,确定影响系统杂散光抑制水平的主要光学元件和机械结构,提出了对光学元件表面粗糙度的要求,给出了里奥光阑的位置和通光口径。还设计了日冕仪光学反射镜和光学分色镜的膜系结构,实现了对内日冕在121.6 nm和700 nm两个波段的同时成像。实验结果表明:SCI日冕仪视场覆盖1.1～2.5个太阳半径（Rs,取1 Rs=0.267°）,空间分辨率优于4.8″,杂散光抑制水平在1.1Rs处优于10^-6量级,在2.5Rs处优于10^-8量级,满足观测需求。 

【文章来源】：光学精密工程. 2020,28(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

各太阳半径日冕与日面相对照度曲线

按照光学结构形式,日冕仪可以分为透射式、反射式和折反混合式三类。其中,反射式日冕仪的主要优点是可以通过对反射镜镀膜的控制,实现全谱段的观测。SOHO/LASCO由三台日冕仪组成,其中C1为折反混合式日冕仪,C2和C3为透射式日冕仪,由于材料透过率的限制,LASCO无法实现Lyman α波段的观测。本文以LASCO C1为例,对日冕仪的工作原理进行分析。图2是LASCO C1日冕仪的光路示意图。LASCO C1是一个经典的内掩式日冕仪,其中包括物镜O1、内掩体D1、场镜O2、准直镜O3、二次成像物镜O4、里奥光阑A1六个主要部分。如图所示,物镜O1负责将太阳成像于内掩体上,内掩体D1为一个锥形圆孔,锥形圆孔的直径由物镜O1的焦距和太阳发散角决定。场镜O2和准直镜O3负责将入瞳A0的像成在LYOT光阑(A1)处,LYOT光阑能够阻挡A0产生的衍射杂光。O4是二次成像镜组,负责将日冕成像在像面F上。

SCI初始结构利用了二次曲面的性质,主镜为离轴抛物面,次镜为球面,三镜为离轴椭球面。主镜抛物面的焦点位于次镜上,且与三镜抛物面的一个焦点重合。SCI的三镜为离轴椭球面,能够将一个焦点发出的光线自然地汇聚到另一个焦点处。SCI初始结构中,内掩体圆孔的直径由主镜焦距决定,内掩体锥角由主镜离轴角度和光线发散角决定。LYOT光阑的位置受次镜曲率半径控制,优化时可以通过控制次镜出射光线的发散角度来约束LYOT光阑的位置。初始结构中主镜和次镜将入瞳成像于LYOT的位置上,次镜和三镜将日冕成像于最终像面处。SCI初始结构光路图如图3所示。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3485864