CN107543608A - 基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪 - Google Patents

基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪 Download PDF

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彭吉龙
田东波
马子良
于钱
杨继运
聂翔宇
张凯
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Abstract

本发明公开了一种基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪，包括两个光电传感器、柱状透镜、多层膜反射镜、掠入射光栅等，极紫外目标成像谱段经光路准直单元准直，平行入射的极紫外光经掠入射光栅分光，得到高光谱分辨率的太阳像，在小掠入射角的条件下，形成近似一维的椭圆形太阳像，多个光谱段的太阳像经多层膜反射镜将不同谱段能量汇聚图像；重要的谱段通过柱状透镜进行一维放大，得到该重要的谱段完整的二维太阳极紫外像。本发明利用一台望远镜的资源，实现对太阳极紫外光多条谱线的高空间分辨率和高光谱分辨率成像，可以及时、准确地预测太阳爆发活动。

Description

基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪
技术领域
本发明属于太阳探测技术领域，具体来说，本发明涉及一种基于无狭缝光谱分光的大视场的多谱段极紫外成像仪。
背景技术
太阳活动包括耀斑、日冕物质抛射(CME)等，对日地环境影响巨大。耀斑爆发过程中释放出大量的能量，导致极紫外(10–120nm)波段的辐射随着太阳活动产生几倍到几个数量级的增加。这个波段的辐射能被地球大气迅速吸收，导致上层大气中光化学、动力学以及能量平衡产生改变，是地球电离层和中高层大气状态变化的主要能量来源，对电离层和中高层大气扰动具有决定性影响。进而影响航天器轨道、通信、导航和定位等。因此开展天基极紫外成像研究，观测太阳活动，进行空间天气预报，数据可以供航天、气象、通信、导航、科研等多部门服务，具有很大的经济和社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪，该成像仪克服了传统太阳成像仪光谱分辨率低和太阳光谱仪空间分辨率低的限制，通过一台成像仪实现了高光谱分辨率和高空间分辨率的大视场太阳成像。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术解决方案：
本发明的基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪，包括两个光电传感器、柱状透镜、多层膜反射镜、掠入射光栅、准直镜和入射镜筒和滤光片，入射太阳光经入射镜筒和滤光片筛选出极紫外目标成像谱段，再经光路准直单元(例如准直镜)将极紫外光准直，平行入射的极紫外光经掠入射光栅分光，得到高光谱分辨率的太阳像，在小掠入射角的条件下，二维太阳像将被压缩形成近似一维的多个光谱段的椭圆形太阳像，一部分分光经多层膜反射镜将不同谱段能量汇聚到光电传感器B，形成图像；另一部分太阳活动在极紫外出现集中电磁辐射的重要谱段的分光通过柱状透镜进行一维放大，并入射入光电传感器A中得到该重要的谱段完整的二维太阳极紫外像。
其中，多层膜反射镜中不同层的膜对不同波长的极紫外光反射率不同，通过配比，实现多个极紫外波段同时实现高反射率。
其中，重要的谱段为极紫外波段。
其中，极紫外波段为17.1nm、18.7nm波长的波段。
本发明的无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪将突破现有太阳观测载荷不能实现同时实现高空间分辨率和高光谱分辨率的限制，利用一台望远镜的资源，实现对太阳极紫外光多条谱线的高空间分辨率和高光谱分辨率成像，可以及时、准确地预测太阳爆发活动。
附图说明
图1为本发明的基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪的光路示意图。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。以下结合附图对本发明的实施方式作进一步地说明。
参见图1，图1为本发明的基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪的光路示意图。本发明的基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪，包括两个光电传感器、柱状透镜、多层膜反射镜、掠入射光栅、准直镜和入射镜筒和滤光片，入射太阳光经入射镜筒和滤光片筛选出极紫外目标成像谱段，再经准直镜将极紫外光准直，平行入射的极紫外光经掠入射光栅分光，得到高光谱分辨率的太阳像，在小掠入射角的条件下(掠入射光栅与入射方向的夹角为2°)，二维太阳像将被压缩，形成近似一维的多个光谱段的椭圆形太阳像，一部分分光经多层膜反射镜将不同谱段能量汇聚到光电传感器B，形成图像；其中，另外一部分分光属于太阳活动在极紫外某些波长出现集中电磁辐射的波段，如17.1nm、18.7nm波长之处的波段，通过柱状透镜进行一维放大，并入射入光电传感器A中得到该重要的谱段完整的二维太阳极紫外像。
其中，进入光电传感器中的光首先经过低噪声放大，再进入CCD或光电倍增管，实现光信号到电信号的转换，形成图像。
尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于无狭缝光谱分光的大视场多谱段极紫外成像仪，包括两个光电传感器、柱状透镜、多层膜反射镜、掠入射光栅、准直镜和入射镜筒和滤光片，入射太阳光经入射镜筒和滤光片筛选出极紫外目标成像谱段，再经光路准直单元将极紫外光准直，平行入射的极紫外光经掠入射光栅分光，得到高光谱分辨率的太阳像，在小掠入射角的条件下，二维太阳像将被压缩形成近似一维的多个光谱段的椭圆形太阳像，经多层膜反射镜将不同谱段能量汇聚到光电传感器B，形成图像；其中，太阳活动在极紫外出现集中电磁辐射的重要谱段通过柱状透镜进行一维放大，并入射入光电传感器A中得到该重要的谱段完整的二维太阳极紫外像。
2.如权利要求1所述的成像仪，其中，掠入射光栅与入射方向的夹角为1.5°到2°。
3.如权利要求1所述的成像仪，其中，多层膜反射镜中不同层的膜对不同波长的极紫外光反射率不同，通过配比，实现多个极紫外波段同时实现高反射率。
4.如权利要求1所述的成像仪，其中，重要的谱段为极紫外波段。
5.如权利要求4所述的成像仪，其中，极紫外波段为17.1nm、18.7nm波长的波段。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109839190A (zh) * 2019-02-01 2019-06-04 皑高森德医疗技术（北京）有限责任公司 一种快照式高光谱成像装置
CN110375851A (zh) * 2019-07-10 2019-10-25 中国科学院上海技术物理研究所 一种高信杂比宽谱段双狭缝光谱仪

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105300518A (zh) * 2015-11-18 2016-02-03 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 掠入射多包含角平面光栅单色器及其实现波长扫描的方法

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