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我国1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope, NVST)能够实现优于0.2″的高分辨成像观测,但还不具备高分辨磁场的常规观测能力。很多磁结构和太阳活动都存在于较小的尺度,需要进行高分辨磁场测量。1 m新真空太阳望远镜的台址具备优良的视宁度,若磁像仪具备快速调制能力,并配合高分辨统计重建技术,有望实现亚角秒分辨率的太阳磁场测量。1 m新真空太阳望远镜测量磁场面临的主要问题包括折轴光路带来的时变偏振、望远镜姿态变化和风载带来的光轴偏移以及湍流的影响等多种问题。针对太阳磁场高分辨观测的需求及1 m新真空太阳望远镜面临的太阳磁场测量问题,详细分析了1 m新真空太阳望远镜太阳光球磁场的测量需求,制定了磁像仪的基本参数,提出了偏振分析器需求,设计了光球磁场的高分辨观测方案。最后利用ZEMAX光学设计软件为磁像仪设计了光路,结果显示光学设计能够满足高分辨成像的需求。 相似文献
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望远镜的仪器偏振是影响太阳磁场测量的重要因素,为了获得精确的太阳磁场信息,对大型太阳望远镜光学系统进行偏振优化设计非常必要.针对8 m中国巨型太阳望远镜(Chinese Giant Solar Telescope, CGST)的偏振设计需求,提出了基于四镜偏振补偿结构的望远镜折轴光学系统设计方案.基于偏振光线追迹方法,分析了该方案仪器偏振在望远镜光瞳和视场上的分布特性以及视场分布特性随望远镜运动和波长的变化.结果表明,在HeI 1.083μm和FeI 1.565μm磁敏谱线所在的近红外波段, CGST仪器偏振满足2×10-4测量精度要求的“无偏振视场”为0.91′,而在可见光波段该“无偏振视场”为0.5′. 相似文献
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望远镜的仪器偏振效应主要由金属镜面的反射偏振引起,是当前高精度天文偏振测量面临的主要技术问题.为了消除仪器偏振对偏振测量精度的影响,在实验室对金属镀膜材料的偏振特性进行精确全面的测量研究显得至关重要.针对保护铝膜提出一种偏振特性测量方法,该方法使用两种光电调制方式对保护铝膜的缪勒(Mueller)矩阵关键元素进行直接测... 相似文献
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中国科学院云南天文台1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)是我国在太阳物理和空间科学对太阳进行光学和近红外观测的主力设备,主要科学目标是高精度、高时空分辨率的太阳磁场测量。1 m新真空太阳望远镜采用机械扫描偏振观测方式,由于光学系统的结构特性导致望远镜在跟踪太阳的过程中不可避免地引入了随时间变化的偏振效应,因此在进行偏振观测时需要进行系统定标,整个系统由定标单元、分析单元和探测器组成,其间涉及的多个运动部件均有复杂精密的运动要求。针对偏振定标过程和偏振观测过程中各光学器件的运动需求,给出了定标单元和分析单元的控制要求,实现了不同观测模式下各部件的运动要求。基于TCP/IP协议的远程控制方案,集成了采用串口通讯的各商用驱动控制器,开发了一套在.NET架构下的定标单元控制软件和相应的用户界面,并预留了观测控制系统接口。性能测试表明,系统符合观测要求,现已投入使用,为后续的偏振观测奠定了基础。 相似文献
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中国科学院云南天文台"太阳Stokes光谱观测与理论研究”团组自进入国家天文观测中心以来,经过一年多的努力,对50cm太阳光谱望远镜原偏振测量部分进行了彻底改造,由原来的D.C.调制改为A.C.调制,且增加了偏振测量校正系统.其机械,电控设计和加工于2000年2月完成,3月完成了光学调试,4月上旬完成了偏振解调和图像处理的软件编制.自2000年4月下旬以来,对23周峰年出现的部分活动区进行了较为成功的斯托克斯光谱测量,其偏振测量精度可达2×10-3,已接近国际水平,为该团组开展的课题研究打下了良好的基础.以此望远镜与怀柔观测基地太阳磁场望远镜相配合,将使我国太阳矢量磁场和速度场的研究更上一个台阶.给出了偏振测量的具体方法和部分测量结果.尽管取得了以上的成绩,但在近期内将对该偏振测量方式作进一步改进,用双光束分析代替单光束分析,使偏振测量精度提高到5×10-4,从而使之不仅能在活动区而且也能在宁静区得到矢量磁场的信息,不仅如此,还可对太阳第二光谱进行测量,提高我们依托该望远镜进行研究的广度和深度. 相似文献
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磁场是太阳物理的第1观测量,当前太阳磁场观测研究正迈向大视场、高时空分辨率、高偏振测量精度以及空间观测的时代.中国首颗太阳观测卫星—先进天基太阳天文台(ASO-S)也配置了具有高时空分辨率、高磁场灵敏度的全日面矢量磁像仪(FMG)载荷,针对FMG载荷的需求,讨论了大面阵、高帧频互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)图像传感器应用于太阳磁场观测的可行性.首先,基于滤光器型太阳磁像仪观测的原理,比较分析了目前CMOS图像传感器(可用的或是可选的两种快门模式)的特点,指出全局快门类型更适合FMG;其次搭建了CMOS传感器实验室测试系统,测量了CMOS图像传感器的像素增益及其分布规律;最后在怀柔太阳观测基地的全日面太阳望远镜上开展了实测验证,获得预期成果.在这些研究基础上,形成了FMG载荷探测器选型方向. 相似文献
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1m红外太阳塔是我国未来重点发展的地面太阳观测设备 ,本文的所有工作均围绕着与此相关的红外波段太阳观测技术方法展开。1 .针对望远镜实验平台—云台太阳光谱仪 ,建立了光谱仪分光流量模型 ,并用多种实验手段验证了其可靠性。利用该模型计算了FeⅠ 1 .56μm红外太阳光谱的分光流量 ,分析了实验观测的可行性及改进方案。2 .针对探测器实验平台—PtSi红外焦平面阵列相机 ,建立了FeⅠ 1 .56μm光谱观测信噪比模型 ,模拟了各种噪声对观测的影响。在此基础上 ,在国内首次成功进行了FeⅠ1 .56μm红外太阳光谱的面阵观测实验。3 .在红外观测实验所处的高背景低对比度条件下 ,讨论了红外太阳光谱观测的图像处理方法 ,分析了观测中出现的干涉条纹的来源及解决办法 ,初步建立起了一整套红外太阳光谱与成像的定标方法和图像处理方法。4 .首次利用PVA材料 ,设计研制了一套FeⅠ 1 .56μm近红外Stokes参量偏振仪 ,并将该偏振仪安装在美国国立天文台McMath望远镜上进行了观测实验。针对一太阳黑子 ,通过扫描进行了二维的Stokes参量观测。同时建立了一套从Stokes参量反演磁矢量场的方法 ,并将反演的结果与怀柔太阳磁场望远镜的观测结果进行了比对。5.针对 1m红外太阳塔的太阳光谱仪系统 ,给出了垂直多波段光谱仪和红外 相似文献
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太阳磁场的诊断对研究太阳物理有着重要的意义。近几十年,许多科学家利用汉勒效应(Hanle effect)进行诊断弱磁场的研究。而利用汉勒效应诊断弱磁场,需要对偏振的产生机制有一个完整的理解。直到近年来,随着技术的发展,对偏振的测量精度达到10~(-5)的ZIMPOL(Zurich Imaging Polarimeter)获得以斯托克斯参量Q/I为表征的第二太阳光谱(second solar spectrum),展现丰富的散射偏振特征,促进了偏振研究的蓬勃发展。通过对第二太阳光谱的研究,使我们对偏振产生机制理解得更为透彻,从而使利用汉勒效应诊断弱磁场逐渐成为可能。主要介绍了用量子电动力学为基础的密度矩阵来研究偏振光谱产生的物理过程,并简要介绍了近年有关在第二太阳光谱和汉勒效应研究的一些进展。 相似文献
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1m红外太阳塔是我国未来重点发展的地面太阳观测设备，本文的所有工作均围绕着与此相关的红外波段太阳观测技术方法展开。1．针对望远镜实验平台－云台太阳光谱仪，建立了光谱仪分光流量,工用多种实验手段验证了其可靠性。利用该模型计算了Fe Ⅰ1.56μm红外太阳光 谱的分光流量，分析了实验观测的可行性及改进方案。2．针对探测器实验平台－PtSi红外焦平面阵列相机，建立了FeⅠ1.56μm光谱观测信噪比模型，模拟了各种噪声对观测的影响。在此基础上，在国内首次成功进行了FeⅠ1.56μm红外太阳光谱的面阵观测实验。3．在红外观测实验所处的高背景低对比度条件下，讨论了红外太阳光谱观测的图像处理方法，分析了观测中出现的干涉条纹的来源及解决办法，初步建立起了一整套红外太阳光谱与成像的定标方法和图像处理方法。4．首次利用PVA材料，设计研制了一套FeⅠ1.56μm近红外Stokes参量偏振仪，并将该偏振仪安装在美国国立天文台McMath望远镜上进行了观测实验。针对一太阳黑子，通过扫描进行了二维的Stokes参量观测。同时建立了一套从Stokes参量反演磁矢量场的方法，并将反演的结果与怀柔太阳磁场望远镜的观测结果进行了比对。5．针对1m红外太阳塔的太阳光谱仪系统，给出了垂直多波段光谱仪和红外大色散光谱仪的光、机初步设计。6．针对1m红外太阳塔的科学目标，提出了多波段光谱仪探测器系统方案，对红外大色散光谱仪所使用的红外探测器也进行了初步方案设计。 相似文献
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《天文研究与技术》2021,(4)
磁场是太阳爆发活动的根本驱动力,高精度实时偏振测量是实现磁场测量的常用方法。常用的波片式测量方法需要进行多次测量,因存在机械旋转结构,易导致仪器抖动,降低测量精度;波片旋转或切入切出也会导致测量时间较长。目前,基于磷酸二氘钾(DKDP)晶体和波片的太阳大气偏振测量周期较长,实时性不高,无法应用于快速变化的太阳活动磁场探测。根据以上背景,提出了一种基于双DKDP晶体原理的太阳大气实时偏振探测技术,采用两片快轴方向不同的DKDP晶体,通过外加不同电压进行快速相位延迟变化,实现对入射太阳光的偏振调制,获取太阳大气偏振的斯托克斯(Stokes)矢量。相较于传统旋转波片与DKDP晶体相结合的方法,本文提出的方法可将单次偏振调制速率从数秒提高到毫秒级,极大地提高了太阳磁场测量的实时性。仿真分析结果表明,本文提出的方法测量精度达到2×10~(-3),单波长点测量时间分辨率提高了20倍以上,可以实现对太阳磁场偏振信息的实时精确测量。 相似文献
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给出了满足光纤阵列太阳光学望远镜(FASOT,Fibre Arrayed Solar Optical Telescope)观测目标的偏振分析器的理论设计.它具有以下特点:(1)具备偏振光学开关功能,使得高偏振测量成为可能;(2)在750nm宽度范围内,对各Stokes偏振参量都具有50%以上的理论偏振测量效率,且总的偏振测量效率高于86.6%.使得观测者在如此宽波长范围内可对多条磁敏谱线同时进行偏振测量;(3)根据所选光球和色球线侧重于对线偏振或圆偏振的测量;(4)对偏振元件的制作工艺以及安装误差等具有相当好的容忍度.以上特性使该偏振分析器成为高性能的偏振测量设备. 相似文献
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王建民 《中国天文和天体物理学报》1985,(4)
北京天文台在北京北郊怀季水库建成我国第一座水上太阳观测站,太阳磁场望远镜也已安装完毕,投入实测工作。 怀柔太阳观测站是经过了认真选址,严格论证后于1982年开始兴建的.它是开展太阳光学观测比较好的地点,具有以下三个特点: 1.在太阳磁场望远镜的东、南、西三面环有1—2公里的水域,从而获得好的大气条件. 相似文献
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利用怀柔三通道太阳磁场望远镜对太阳进行多层次同步观测可以同时获得日面不同层次的活动图像,这对于更好的理解太阳物理有着重要意义.本文基于怀柔三通道太阳磁场望远镜开发了在局域网内能够对三通道CCD进行同步观测的远程终端观测系统,并通过此系统实现了怀柔基地三通道望远镜和小磁场望远镜的协同观测.系统设计采用vc.net集成开发环境,使用TCP/IP协议,通过套接字网络编程,对三通道太阳望远镜的三个CCD进行同步远程控制,目前系统已经在局域网内实现了图像数据和相机控制命令的传输等远程观测功能,大大降低了观测成本,并取得了初步的观测结果. 相似文献
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作为抚仙湖1 m新真空太阳望远镜的观测终端之一,多波段光谱仪需具备2种观测模式:空间二维扫描观测及偏振光谱测量,从而实现诊断太阳矢量磁场及其动力学特征的科学目标。首先明确观测模式对3大重要光电机构(空间扫描机构、偏振分析器和仪器偏振定标机构)的基本要求;其次从实测太阳物理需要出发,分析这些要求的具体实现方法(连续式或步进式)、控制精度(10~(-2)或10~(-3))以及信噪比提高方法(多帧叠加或多组叠加)等;最后给出多种观测模式的流程图,并将不同观测模式集成于一个采集控制程序之中,投入实测,分别进行多组活动区二维空间扫描观测和黑子偏振光谱测量,取得了较好的结果。 相似文献
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《天文研究与技术》2021,(3)
利用发射到平流层的球载太阳望远镜来观测太阳磁场演化和监视太阳活动有着得天独厚的优势。首先,在平流层中,球载太阳望远镜对太阳的观测不受来自地球对流层大气中天气现象的干扰,处于无视宁度影响的环境中,这为获取高质量的太阳图像提供了优越的条件。其次,平流层的空气已经十分稀薄,对紫外线的吸收也大大减弱,球载太阳望远镜能够在近紫外波段观测太阳活动和爆发。第三,球载太阳望远镜可以通过回收、升级和再利用来降低使用成本并提高望远镜的利用率,远比空间观测经济实惠。利用球载太阳望远镜开展对太阳的观测研究在欧美已经有半个多世纪的历史。简要回顾了太阳观测的球载任务发展历史,包括在这期间积累的丰富的仪器研制和观测经验,详细介绍欧洲"日出"(SUNRISE)球载任务的仪器搭载、高分辨率观测数据和一系列在此基础上完成的高质量科研成果,为我国球载望远镜的研制提供重要参考。 相似文献
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太阳磁像仪是开展太阳磁场观测研究的核心仪器,其中的稳像系统是空间太阳磁像仪的关键技术之一,针对深空探测卫星系统对载荷重量、尺寸限制严苛的要求,设计了基于图像自校正方法的稳像观测系统.介绍了一套基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)和数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP),通过基于自相关算法的高精度稳像方法设计,并结合精确偏振调制、准确交替采样控制等系统软硬件设计,克服由于卫星平台抖动、指向误差等因素造成的图像模糊,实现实时相关、校正、深积分的稳像观测系统.针对像素尺寸为1 K×1 K、帧频为20 fps的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)探测器,实现了1像元以内的实时稳像观测精度.在完成实验室测试后, 2021年6月18日在国家天文台怀柔太阳观测基地35 cm太阳磁场望远镜上开展了实测验证,结果表明该系统能够有效地完成太阳磁像仪自校正稳像观测,获得了更高分辨率的太阳磁场数据.稳像系统的成功研制不仅可以为深空太阳磁像仪的研制提供轻量化、高... 相似文献
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中国科学院“太阳磁场望远镜联合研制组” 《天文学进展》1983,(1)
由南京天文仪器厂,北京天文台,长春物理研究所和福州物质结构研究所等四单位联合研制的太阳磁场望远镜已在1982年基本完成,目前正在天文仪器厂由北京天文台太阳物理研究室进行试观测。初步结果表明仪器性能良好。 这台望远镜采用拆射系统,物镜口径35厘米,有效视场4′×6′。为了测量在磁场作用下磁敏谱线偏振光的四个Stokes参数,即向量磁场和视向速度场,采用了KD~*P调制器和专门设计的窄带干涉滤光器组成的偏振测量系统。由于不存在歪曲横向磁场的仪器偏振,可以测量向量磁场。仪器备有三种接收系统:照相、光电和视频系统,也就兼有所有三种磁象仪的功能。 1975年,北京天文台太阳物理研究室进行了台址选择的工作,最后选定了北京郊区怀柔水库内的一个小半岛,望远镜将安置在岛端高25米的水泥塔上。观测室土建和园顶正在施工之中。圆顶是特殊设计的,必要时可移出到水泥塔顶北端,与望远镜相距15米。 本文概述了仪器的研制结构和性能,并同美国马歇尔飞行中心的30厘米向量磁象仪作了比较。介绍了进一步提高仪器性能的措施。 相似文献
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地基太阳望远镜磁像仪在进行偏振测量时会受到大气湍流的影响,导致测量结果不准确。通过同步探测波前像差,对太阳窄带偏振图像退卷积重建的方法可以克服窄带滤光器带来的偏振测量通道光子数水平较低等问题,将高分辨图像重建算法应用到太阳偏振图像的重建中。在重建过程中,波前估计不准确会导致重建的偏振图像受到I的串扰,与真实的偏振信号之间存在一定偏差。为了研究同步重建过程中波前复原精度对偏振图像重建精度的影响,通过建立仿真模型,对不同视宁度和不同波前复原精度下I对偏振信号的串扰进行了仿真。结果表明,偏振图像的重建质量与波前复原精度正相关,在一定的条件下,增加用于图像重建的帧数和降低图像分辨率等方法也可以降低I对偏振信号的串扰。 相似文献