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大视场日冕仪关键技术研究

孙明哲  
【摘要】:日冕仪是观测日冕和日冕物质抛射现象的仪器。观测日冕和日冕物质抛射现象可以研究太阳磁场对地球的影响,并可以对影响地球及日地空间的灾害性空间天气进行预警。本论文论及的大视场日冕仪是国际上首次设计的中心遮拦的大视场日冕仪,国际上报道的中心遮拦的日冕仪最大视场为30R⊙(R⊙为太阳半径),大视场日冕仪在近地点的视场为72R⊙,在远地点的视场达到215R⊙,可以对太阳到地球范围内的日冕及日冕物质抛射现象进行观测。 本论文借鉴国际上日冕仪研制的经验,对日冕仪进行设计。本论文研制的大视场日冕仪光学系统主要参数为:视场为以太阳为中心±20度,像素分辨率为1.2arcmin,像素大小为13.5μm,波段为630nm~730nm,系统总长为896mm,其中光学系统总长为356mm,工作F数为5,像方焦距为40mm,传递函数大于0.65。 本论文研制的日冕仪由于视场远大于国际上现有的日冕仪,增加了日冕仪对杂散光抑制的要求。为此对日冕仪的杂散光抑制进行了深入研究。首先从理论上对日冕仪外掩体和外窗口的衍射杂散光水平进行了计算。其次,对大视场日冕仪的衍射杂散光和散射杂散光分别进行建模,得到理论上杂散光的量级。衍射杂散光建模主要应用分数傅立叶变换理论和菲涅耳——基尔霍夫衍射积分理论,散射杂散光建模主要应用ABC模型,对表面粗糙度和灰尘污染物造成的杂散光进行计算。最后,本文对大视场日冕仪所有可能产生的杂散光进行分级,并对其分别进行抑制。其中一级为太阳直射光;二级为外掩体和外窗口的衍射光;三级为物镜口径的衍射光,物镜表面粗糙度和灰尘造成的散射光,拒热镜表面散射的杂散光和物镜表面多次反射造成杂散光。最后对日冕仪整机杂散光进行检测,总杂散光抑制水平达到10-11B⊙量级(B⊙为太阳平均亮度)。


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