一種太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，包括望遠(yuǎn)鏡接口、監(jiān)視CCD、準(zhǔn)直鏡、濾光片、FLC1、FLC2、消色差波片、薩伐板1、薩伐板2、成像鏡、平面反射鏡和光譜儀，在望遠(yuǎn)鏡焦面處大部分太陽(yáng)像的光線(xiàn)反射到側(cè)面的監(jiān)視CCD，目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)通過(guò)第一焦點(diǎn)反射光闌的小孔后進(jìn)入后續(xù)光路進(jìn)行偏振分析，在望遠(yuǎn)鏡焦面處采用45°放置的銅制鍍鉻并拋光的第一焦點(diǎn)反射光闌。在望遠(yuǎn)鏡焦面處，垂直于主光路的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)散熱風(fēng)扇，在目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)分為兩束的位置采用六自由度共空間調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，對(duì)光線(xiàn)進(jìn)行六自由度的調(diào)節(jié)。在監(jiān)視光路里加入了一個(gè)45°放置的反射型中性監(jiān)視光路減光片。儀器整體結(jié)構(gòu)件采用硬鋁材料制成。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器。
[0002]【背景技術(shù)】:太陽(yáng)中低層大氣(色球、光球和過(guò)渡區(qū))磁場(chǎng)、視向速度場(chǎng)等物理量的信息是太陽(yáng)物理學(xué)家關(guān)心的內(nèi)容，尤其是大多數(shù)太陽(yáng)物理學(xué)家希望得到不同大氣層次物理量的信息，這樣能更詳細(xì)追蹤這些物理量隨高度的變化，使磁場(chǎng)外推得到的結(jié)果更確定，并且希望用更多的譜線(xiàn)內(nèi)采樣點(diǎn)因此更高的光譜分辨率使反演的結(jié)果更準(zhǔn)確。進(jìn)而揭示太陽(yáng)活動(dòng)產(chǎn)生的物理機(jī)制，發(fā)現(xiàn)與磁場(chǎng)密切聯(lián)系的太陽(yáng)大氣中快速變化的周期性和非周期性現(xiàn)象，對(duì)與磁場(chǎng)和動(dòng)力學(xué)相關(guān)的關(guān)鍵物理量分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行高時(shí)間分辨率和高精度的觀(guān)測(cè)，以弄清與磁場(chǎng)相關(guān)的電流螺度、電流密度和玻印亭矢量的完整確定和磁場(chǎng)測(cè)量方位角180度不確定性等問(wèn)題的原因，有助于進(jìn)行空間天氣監(jiān)測(cè)、災(zāi)害性空間天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警。
[0003]但是，形成于太陽(yáng)大氣中不同層次的磁敏譜線(xiàn)特別是色球磁敏譜線(xiàn)的分布在太陽(yáng)光譜中是不集中的。如形成于色球高層和過(guò)渡區(qū)的HeI1083nm和形成于色球中低層的CaI 1849.8nm, 854.2nm和866.8nm之間相差200nm,另外著名的形成于低色球的磁敏譜線(xiàn)中性鎂三線(xiàn)MgI516.8nm，517.2nm和518.4nm又和電離鈣三線(xiàn)如854.2nm譜線(xiàn)相差了約320nm。不同偏振分析器雖然能讓用戶(hù)自由選擇譜線(xiàn)，但是經(jīng)常調(diào)換偏振分析器則無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度偏振測(cè)量。
[0004]為了解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了帶有微透鏡陣列的光纖光譜儀，將該儀器連接在導(dǎo)引望遠(yuǎn)鏡上即可。現(xiàn)有的偏振光纖光譜儀的光路見(jiàn)圖1，引導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡的來(lái)光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡、濾光片、FLCU FLC2、消色差波片后，由薩伐板1、薩伐板2進(jìn)行分光，再由成像鏡匯聚，經(jīng)平面反射鏡反射后在帶有微透鏡的光纖陣列上成像，并由光纖將光線(xiàn)傳輸?shù)焦庾V儀。
[0005]然而該儀器需要解決的問(wèn)題有:第一焦面的熱量集中問(wèn)題、由于熱量集中產(chǎn)生的像質(zhì)遭破壞問(wèn)題、光纖視場(chǎng)的共空間問(wèn)題、焦面像監(jiān)視光路的熱量集中帶來(lái)的CCD損壞問(wèn)題等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器。
[0007]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，包括望遠(yuǎn)鏡接口、監(jiān)視(XD、準(zhǔn)直鏡、濾光片、FLCU FLC2、消色差波片、薩伐板1、薩伐板2、成像鏡、平面反射鏡和光譜儀，在望遠(yuǎn)鏡焦面處大部分太陽(yáng)像的光線(xiàn)反射到側(cè)面的監(jiān)視CCD，目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)通過(guò)第一焦點(diǎn)反射光闌的小孔后依次經(jīng)準(zhǔn)直鏡、濾光片、FLCU FLC2，然后經(jīng)消色差波片進(jìn)行處理后，依次進(jìn)入薩伐板1、薩伐板2，隨后目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)經(jīng)成像鏡后由平面反射鏡反射為兩束，該兩束光線(xiàn)分別由光纖導(dǎo)入光譜儀進(jìn)行分析，在望遠(yuǎn)鏡焦面處采用45°放置銅制鍍鉻并拋光的第一焦點(diǎn)反射光闌6。
[0008]優(yōu)選地，在望遠(yuǎn)鏡焦面處，垂直于主光路的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)散熱風(fēng)扇，在目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)分為兩束的位置采用六自由度共空間調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4，對(duì)光線(xiàn)進(jìn)行六自由度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)兩束光分別在光纖陣列上的圖像的匹配。在監(jiān)視光路里加入了一個(gè)45°放置的反射型中性監(jiān)視光路減光片，減弱光能量以保護(hù)監(jiān)視(XD。為減輕整體的重量，儀器整體結(jié)構(gòu)件采用硬鋁材料制成。
[0009]優(yōu)選地，F(xiàn)LC1、FLC2均為帶有電線(xiàn)的光學(xué)器件，可通過(guò)加電控制FLC1、FLC2的通光特性；FLC鏡室上設(shè)計(jì)了內(nèi)部過(guò)線(xiàn)槽以及出線(xiàn)口，F(xiàn)LC1、FLC2的引線(xiàn)均經(jīng)過(guò)線(xiàn)槽和出線(xiàn)口再通過(guò)偏振分析器鏡體內(nèi)部的環(huán)形槽以及出線(xiàn)孔通向鏡體外部，而且可以通過(guò)偏振分析器鏡體上的調(diào)整孔撥動(dòng)FLC1、FLC2鏡體上的小孔來(lái)調(diào)節(jié)其旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到調(diào)整儀器性能的目的。
[0010]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1是太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器光路示意圖；
圖2是本發(fā)明太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器的外觀(guān)示意圖；
圖3是圖2的剖面圖；
圖4是偏振器部分結(jié)構(gòu)剖面圖；
圖5是圖4的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是FLC組合體的示意圖；
【具體實(shí)施方式】:
現(xiàn)結(jié)合附圖將本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0011]參見(jiàn)圖1所示，該太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器中在望遠(yuǎn)鏡焦面(第一焦點(diǎn))處大部分太陽(yáng)像的光線(xiàn)反射到側(cè)面的監(jiān)視CCD，僅允許目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)通過(guò)第一焦點(diǎn)反射光闌的小孔進(jìn)入后續(xù)光路以便進(jìn)行偏振分析。在后續(xù)光路中，目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)依次經(jīng)準(zhǔn)直鏡、濾光片、FLC1、FLC2，然后經(jīng)消色差波片后，依次進(jìn)入薩伐板1、薩伐板2，薩伐板1、薩伐板2之間設(shè)置有LCVR，目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)經(jīng)薩伐板1、薩伐板2后分為兩束，經(jīng)成像鏡后由平面反射鏡反射為兩個(gè)相反方向光束e光、ο光,最后分別由光纖導(dǎo)入光譜儀進(jìn)行分析。
[0012]圖4所示為偏振器部分結(jié)構(gòu)剖面圖。其中，I為偏振器殼體，201為電透鏡壓圈，202為電透鏡，203為電透鏡鏡室,3為消色差波片,4為壓圈,5為消色差波片鏡室,601為偏振鏡前擋板，602為電濾光片壓圈,603為電濾光片,604為上擋板,605為偏振鏡,606為下檔板，607為后擋板。
[0013]圖5為圖4的部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，601是固定LCVR用的壓圈，602是LCVR，603是ill擋板，604是上擋板，605是薩伐板，606是下檔板，607是后擋板。其中，如擋板603、上擋板604、下檔板606、后擋板607用螺釘連接固定成一體。LCVR用壓圈固定在前擋板上,薩伐板安裝在下檔板上，前擋板和后擋板是圓盤(pán)形。該部件稱(chēng)為薩伐板組合體，整體安裝在儀器內(nèi)部。
[0014]圖6為FLC組合體的示意圖，其中I為FLC鏡室，2為FLC，3為FLC壓圈。FLC是帶有電線(xiàn)的光學(xué)器件，可以通過(guò)加電控制該元件的通光特性。FLC鏡室上設(shè)計(jì)了內(nèi)部過(guò)線(xiàn)槽以及出線(xiàn)口，F(xiàn)LC的引線(xiàn)經(jīng)過(guò)線(xiàn)槽和出線(xiàn)口再通過(guò)偏振分析器鏡體內(nèi)部的環(huán)形槽以及出線(xiàn)孔通向鏡體外部，而且可以通過(guò)偏振分析器鏡體上的調(diào)整孔撥動(dòng)FLC鏡體上的小孔來(lái)調(diào)節(jié)FLC的旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到調(diào)整儀器性能的目的。在調(diào)整的過(guò)程中電線(xiàn)不會(huì)影響調(diào)整動(dòng)作。
[0015]現(xiàn)有的太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x的缺陷在于:第一焦面的熱量過(guò)于集中導(dǎo)致像質(zhì)遭到破壞、光纖視場(chǎng)的共空間問(wèn)題沒(méi)有得到有效解決、焦面像監(jiān)視光路的熱量集中對(duì)監(jiān)視CCD造成損壞。
[0016]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器采取了如下方案:由望遠(yuǎn)鏡接口 I進(jìn)入的光線(xiàn)在望遠(yuǎn)鏡焦面(第一焦點(diǎn))處采用45°放置的銅制鍍鉻并拋光的第一焦點(diǎn)反射光闌6將大部分太陽(yáng)像的光線(xiàn)反射到側(cè)面，僅允許目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)通過(guò)該反射光闌的小孔進(jìn)入后續(xù)光路以便進(jìn)行偏振分析。采用銅作為反射光闌的材料是因?yàn)殂~具有良好的導(dǎo)熱性，可以快速的將光闌吸收的熱量均勻開(kāi)來(lái)并進(jìn)一步通過(guò)熱傳導(dǎo)和邊界對(duì)流將熱
量散出去。
[0017]在第一焦點(diǎn)處，垂直于主光路的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)散熱風(fēng)扇5，通過(guò)強(qiáng)制通風(fēng)的方式將光闌上的熱量帶走，同時(shí)也將由于太陽(yáng)光的匯聚被加熱的空氣帶走，保持光闌處的空氣溫度不發(fā)生大的變化，從而保持后續(xù)光路的像質(zhì)不產(chǎn)生大的破壞；
為解決共空間問(wèn)題，采用六自由度共空間調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4，可對(duì)光線(xiàn)進(jìn)行六自由度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)OE光和EO光在光纖陣列上的圖像的匹配；
第一焦點(diǎn)監(jiān)視光路CCD的作用是確認(rèn)觀(guān)測(cè)的目標(biāo)，被觀(guān)測(cè)的目標(biāo)的像通過(guò)了光闌中間的小孔進(jìn)入偏振分析光路被測(cè)量，其余的被第一焦點(diǎn)反射光闌6反射進(jìn)入監(jiān)視光路。這部分光線(xiàn)被重新準(zhǔn)直并成像在監(jiān)視光路3的CCD上，如果不做任何處理，光能量太過(guò)密集將使C⑶被燒壞。因此在監(jiān)視光路里加入了一個(gè)45°放置的反射型中性監(jiān)視光路減光片2，減弱光能量以保護(hù)監(jiān)視CXD。
[0018]儀器整體結(jié)構(gòu)件采用硬鋁材料制成，減輕了整體的重量，同時(shí)也保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，包括望遠(yuǎn)鏡接口、監(jiān)視(XD、準(zhǔn)直鏡、濾光片、FLC1、FLC2、消色差波片、薩伐板1、薩伐板2、成像鏡、平面反射鏡和光譜儀，在望遠(yuǎn)鏡焦面處大部分太陽(yáng)像的光線(xiàn)反射到側(cè)面的監(jiān)視CCD，目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)通過(guò)第一焦點(diǎn)反射光闌的小孔后依次經(jīng)準(zhǔn)直鏡、濾光片、FLC1、FLC2，然后經(jīng)消色差波片進(jìn)行處理后，依次進(jìn)入薩伐板1、薩伐板2，隨后目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)經(jīng)成像鏡后由平面反射鏡反射為兩束，該兩束光線(xiàn)分別由光纖導(dǎo)入光譜儀進(jìn)行分析，其特征在于:在望遠(yuǎn)鏡焦面處采用45°放置的銅制鍍鉻并拋光的第一焦點(diǎn)反射光闌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，其特征在于，在望遠(yuǎn)鏡焦面處，垂直于主光路的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)散熱風(fēng)扇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，其特征在于，在目標(biāo)區(qū)域像的光線(xiàn)分為兩束的位置采用六自由度共空間調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，對(duì)光線(xiàn)進(jìn)行六自由度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)兩束光分別在光纖陣列上的圖像的匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，其特征在于，在監(jiān)視光路里加入了一個(gè)45°放置的反射型中性監(jiān)視光路減光片，減弱光能量以保護(hù)監(jiān)視(XD。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，其特征在于，在監(jiān)視光路里加入了一個(gè)45°放置的反射型中性監(jiān)視光路減光片，減弱光能量以保護(hù)監(jiān)視(XD。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，其特征在于，儀器整體結(jié)構(gòu)件采用硬鋁材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)磁場(chǎng)偏振測(cè)量?jī)x器，其特征在于:FLC1、FLC2均為帶有電線(xiàn)的光學(xué)器件，可通過(guò)加電控制FLC1、FLC2的通光特性；FLC鏡室上設(shè)計(jì)了內(nèi)部過(guò)線(xiàn)槽以及出線(xiàn)口，F(xiàn)LC1、FLC2的引線(xiàn)均經(jīng)過(guò)線(xiàn)槽和出線(xiàn)口再通過(guò)偏振分析器鏡體內(nèi)部的環(huán)形槽以及出線(xiàn)孔通向鏡體外部，而且可以通過(guò)偏振分析器鏡體上的調(diào)整孔撥動(dòng)FLC1、FLC2鏡體上的小孔來(lái)調(diào)節(jié)其旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到調(diào)整儀器性能的目的。
【文檔編號(hào)】G01J4/00GK103728574SQ201310551792
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】程向明, 鄧林華, 敦廣濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)