近地天體望遠(yuǎn)鏡由SI600S （4k×4k） CCD升級為STA1600LN （10k×10k） CCD后,觀測視場由4 deg²增至9 deg²,可用視場直徑由望遠(yuǎn)鏡原設(shè)計視場的3.14°增至4.28°,超出原設(shè)計36%,同時作為CCD密封窗的場鏡增厚8.75 mm;兩個因素導(dǎo)致10k CCD成像的軸外像差增大,視場外圍的像質(zhì)變差.依據(jù)望遠(yuǎn)鏡原始設(shè)計光學(xué)參數(shù),借助光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX進行像質(zhì)改善嘗試,最終選擇在10k CCD場鏡前插入一個由兩片球面透鏡組成的場改正鏡,使10k CCD的軸外像差得到校正.同時還提出了一個進一步拓展近地天體望遠(yuǎn)鏡觀測能力的設(shè)計方案,將望遠(yuǎn)鏡的可用視場從目前的14.38 deg²擴展至28.27 deg². 

【文章來源】：天文學(xué)報. 2019,60(06)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

望遠(yuǎn)鏡原始設(shè)計的像斑點圖和像斑幾何能量集中度.OBJ:**DEG-物方(Object)半視場角,單位為度(以DEG表示).IMG:**MM-像方(Image)視場半徑,單位為毫米(mm).RMS RADIUS:(像斑)均方根半徑.GEO RADIUS:(像斑)幾何半徑.

圖1 望遠(yuǎn)鏡原始設(shè)計的像斑點圖和像斑幾何能量集中度.OBJ:**DEG-物方(Object)半視場角,單位為度(以DEG表示).IMG:**MM-像方(Image)視場半徑,單位為毫米(mm).RMS RADIUS:(像斑)均方根半徑.GEO RADIUS:(像斑)幾何半徑.2 近地天體望遠(yuǎn)鏡升級大陣面CCD帶來的問題

近地天體望遠(yuǎn)鏡使用的10k CCD STA1600LN,其像元尺寸為9μm,靶面邊長95×95 mm,對角線長134.4 mm對應(yīng)直徑為4.28?圓形視場,約為原設(shè)計視場直徑的136%因視場直徑增大,新設(shè)計的平場透鏡直徑由4k CCD的120 mm增至160 mm.視場增大導(dǎo)致軸外像差的增加,視場外圍超出原設(shè)計視場的區(qū)域像質(zhì)下降較為明顯,CCD靶面邊緣尤其四角的像斑呈現(xiàn)出一定的橢圓拖尾特征.由于平場透鏡同時也是CCD杜瓦腔體的密封窗,在CCD杜瓦腔體內(nèi)抽真空后將承受一個大氣壓的負(fù)壓.其中心撓度(應(yīng)力變形)與透鏡半徑的4次方成正比,與透鏡厚度的3次方成反比[2].故CCD廠家將其厚度由4k CCD的4.35 mm增至13.1 mm,因而場鏡的凸球面與CCD靶面的間距增加了8.75 mm.這一因素導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡的色球差略有增加,整個視場內(nèi)像斑的幾何能量集中度也有所下降.由于主鏡的有效口徑1200 mm是與原設(shè)計無暈視場3.14?相匹配的,視場增大到4.28?后,超出原設(shè)計視場的區(qū)域,通過改正鏡直徑1000 mm的入射光束將有部分落到口徑1200 mm的主鏡反射面之外,使10k CCD靶面四角的像斑呈現(xiàn)一定的漸暈效應(yīng).圖3顯示10k CCD圖像不同視場區(qū)域的截圖,截取范圍200×200 pixel.截圖顯示的圖像背景為灰白色,是將CCD的16個讀出通道的顯示對比度調(diào)節(jié)一致所致,并非噪聲圖4顯示望遠(yuǎn)鏡新場鏡設(shè)計的成像情況.圖4 新場鏡設(shè)計的像斑點圖和像斑幾何能量集中度


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