太陽是地球能量的主要來源,太陽活動和變化對地球影響極大。為了滿足天文學家對太陽觀測和研究的需求,設(shè)計一種新型Lymanα和可見光雙波段內(nèi)掩式日冕儀（SCI日冕儀）,能夠在121.6 nm和700 nm兩個波段同時對日冕進行高分辨率成像觀測。根據(jù)太陽在121.6 nm和700 nm日面與日冕的輻射特性確定儀器的參數(shù),給出了日冕儀的初始結(jié)構(gòu),建立評價函數(shù)對初始結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。分析了日冕儀光學系統(tǒng)的成像性能和各個光學元件產(chǎn)生雜散光對成像性能的影響,確定影響系統(tǒng)雜散光抑制水平的主要光學元件和機械結(jié)構(gòu),提出了對光學元件表面粗糙度的要求,給出了里奧光闌的位置和通光口徑。還設(shè)計了日冕儀光學反射鏡和光學分色鏡的膜系結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了對內(nèi)日冕在121.6 nm和700 nm兩個波段的同時成像。實驗結(jié)果表明:SCI日冕儀視場覆蓋1.1～2.5個太陽半徑（Rs,取1 Rs=0.267°）,空間分辨率優(yōu)于4.8″,雜散光抑制水平在1.1Rs處優(yōu)于10^-6量級,在2.5Rs處優(yōu)于10^-8量級,滿足觀測需求。 

【文章來源】：光學精密工程. 2020,28(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

各太陽半徑日冕與日面相對照度曲線

按照光學結(jié)構(gòu)形式,日冕儀可以分為透射式、反射式和折反混合式三類。其中,反射式日冕儀的主要優(yōu)點是可以通過對反射鏡鍍膜的控制,實現(xiàn)全譜段的觀測。SOHO/LASCO由三臺日冕儀組成,其中C1為折反混合式日冕儀,C2和C3為透射式日冕儀,由于材料透過率的限制,LASCO無法實現(xiàn)Lyman α波段的觀測。本文以LASCO C1為例,對日冕儀的工作原理進行分析。圖2是LASCO C1日冕儀的光路示意圖。LASCO C1是一個經(jīng)典的內(nèi)掩式日冕儀,其中包括物鏡O1、內(nèi)掩體D1、場鏡O2、準直鏡O3、二次成像物鏡O4、里奧光闌A1六個主要部分。如圖所示,物鏡O1負責將太陽成像于內(nèi)掩體上,內(nèi)掩體D1為一個錐形圓孔,錐形圓孔的直徑由物鏡O1的焦距和太陽發(fā)散角決定。場鏡O2和準直鏡O3負責將入瞳A0的像成在LYOT光闌(A1)處,LYOT光闌能夠阻擋A0產(chǎn)生的衍射雜光。O4是二次成像鏡組,負責將日冕成像在像面F上。

SCI初始結(jié)構(gòu)利用了二次曲面的性質(zhì),主鏡為離軸拋物面,次鏡為球面,三鏡為離軸橢球面。主鏡拋物面的焦點位于次鏡上,且與三鏡拋物面的一個焦點重合。SCI的三鏡為離軸橢球面,能夠?qū)⒁粋�焦點發(fā)出的光線自然地匯聚到另一個焦點處。SCI初始結(jié)構(gòu)中,內(nèi)掩體圓孔的直徑由主鏡焦距決定,內(nèi)掩體錐角由主鏡離軸角度和光線發(fā)散角決定。LYOT光闌的位置受次鏡曲率半徑控制,優(yōu)化時可以通過控制次鏡出射光線的發(fā)散角度來約束LYOT光闌的位置。初始結(jié)構(gòu)中主鏡和次鏡將入瞳成像于LYOT的位置上,次鏡和三鏡將日冕成像于最終像面處。SCI初始結(jié)構(gòu)光路圖如圖3所示。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3485864