内掩式日冕仪杂散光分析与抑制

论文摘要

日冕仪是一种对太阳日冕层进行观测的仪器。对日冕的观测有助于解决目前太阳物理研究中存在的一些难题,同时也可用于空间天气环境的监测和预报,具有显著的科学意义和应用价值。本文研制了一台内掩式结构日冕仪,其视场覆盖1.051.5 R⊙,对应视场角±16.824′,通光口径为70 mm,F数为17.5,光学总长为2182.4 mm,角分辨率为3.75″,观测波段为530.3±0.2 nm,可对日冕层中Fe XIV离子的发射线进行窄带光谱成像。日冕在可见光波段内的信号极其微弱,其亮度仅为太阳光球层的百万分之一量级;为了在该强光背景下观测到日冕结构,仪器必须具有极高的杂散光抑制能力。本论文主要研究内容为内掩式日冕仪中的关键杂散光抑制技术,分为以下几个部分:首先,结合光线追迹、Gabor变换、蒙特卡洛分析等方法,对日冕仪内部各类杂散光的传播特性进行了模拟,得到了其理论强度分布,并由此完成了相应抑制结构的设计;其次,在实验室中搭建了杂散光检测系统,利用该系统对所研制日冕仪的实际杂散光水平进行了分级检测,验证了各抑制结构的遮拦效果,并测量了探测器上最终的杂散光强度,其在仪器内外视场处分别为7.84×10-66 B⊙和4.86×10-66 B⊙（B⊙代表太阳光球层平均亮度）;随后,根据日冕谱线观测的方法原理,确定了一台超窄带可调谐双折射滤光器的主要参数,并初步完成了其结构设计;最后,对该日冕仪展开了外场观测实验,并成功得到了E冕发射线的亮度图像。该仪器是我国第一台成功自主研制的日冕仪系统,填补了相关领域的空白。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 引言
•   1.1 日冕观测的背景及意义
•   1.2 国内外日冕仪研究历程及现状
•   1.3 论文主要研究内容
• 第2章 内掩式日冕仪工作原理及光学系统设计
•   2.1 内掩式日冕仪工作原理
•   2.2 日冕仪光学系统设计
•   2.3 分辨率检测
• 第3章 日冕仪杂散光分析及抑制
•   3.1 仪器杂散光抑制要求
•   3.2 光球层直射光
•     3.2.1 物镜设计
•     3.2.2 内掩体的设计
•   3.3 物镜光阑衍射杂光
•     3.3.1 衍射杂光形成机制
•     3.3.2 衍射杂光抑制方法
•   3.4 物镜鬼像杂光
•     3.4.1 鬼像杂光形成机制
•     3.4.2 鬼像杂光强度模拟
•     3.4.3 鬼像杂光抑制方法
•   3.5 散射杂光
•     3.5.1 散射杂光成因
•     3.5.2 物镜散射模型
•     3.5.3 散射杂光强度模拟
•   3.6 其它注意事项
•     3.6.1 场镜
•     3.6.2 内掩体-视场光阑散射
• 第4章 日冕仪杂散光实验检测
•   4.1 杂散光评价标准
•   4.2 杂散光实验检测装置
•   4.3 直射光强度检测
•   4.4 衍射杂光的抑制
•   4.5 鬼像杂光的抑制
•   4.6 日冕仪最终杂散光水平
•   4.7 内掩体-视场光阑二次散射杂光的检测
• 第5章 日冕观测方法与滤光系统的设计
•   5.1 日冕观测方法
•   5.2 滤光系统的选择
•   5.3 双折射滤光器工作原理
•     5.3.1 多级双折射滤光器
•     5.3.2 离轴效应引起的波长漂移
•     5.3.3 宽视场结构双折射滤光器
•     5.3.4 波长调谐原理及方法
• 第6章 日冕观测实验
•   6.1 观测站址的选择
•   6.2 观测过程及结果
•   6.3 实验结果的验证
• 第7章 总结与展望
•   7.1 研究成果
•   7.2 本论文的不足之处与研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 袁鸿昌

导师: 张红鑫

关键词: 内掩式日冕仪,杂散光抑制,窄带成像,日冕观测

来源: 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学,天文学

单位: 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

分类号: P111.41;P182.2

总页数: 72

文件大小: 8133K

下载量: 127