CN115452334B - 内掩式日冕仪杂散光测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内掩式日冕仪杂散光测量系统及测量方法，其中内掩式日冕仪杂散光测量系统，设置于天文站台中，所述测量系统包括待测内掩式日冕仪、探测器及数据处理模组，所述内掩式日冕仪包括：沿入射光路依次设置的物镜光阑、物镜组件、消杂光光阑组件、内掩体、场镜组件、中继镜组件、Lyot光阑组件、第一成像镜组件、分光镜组件，所述分光镜组件用于将光束分裂为一主光路及一副光路，所述主光路用于将日冕图像聚焦至所述探测器，所述副光路用于经一第二成像镜组件将所述物镜组件的共轭像聚焦至一副光路探测器。本申请实现在日冕仪正常运行时实时测量日冕仪的杂散光水平，解决日冕仪实际工作时杂散光水平无法定量的问题，提高科学数据获取数量。

Description

内掩式日冕仪杂散光测量系统及测量方法

技术领域

本发明属于日冕仪杂散光测量技术领域，尤其涉及一种内掩式日冕仪杂散光测量系统及测量方法。

背景技术

日冕仪是一种特殊的望远镜，其设计原理是通过在中心设置遮挡结构，即掩体，遮挡太阳光球的明亮直射光，并尽可能消除仪器的散射杂散光，进而对暗淡的太阳日冕进行直接成像。内掩式日冕仪是日冕仪结构分类中的一种，顾名思义，该类型日冕仪中掩体位于仪器内部物镜成像的一次像面处，日冕仪物镜将太阳光球成像至内掩体处对其进行遮挡。日冕仪杂散光是由于太阳直接照射日冕仪仪器结构产生的杂散光，部分杂散光会通过仪器后续光学系统传递至像面，干扰仪器成像和降低仪器整体信噪比水平，造成仪器所摄日冕图像数据质量下降。因此，控制和准确量化日冕仪杂散光水平尤为重要。由于日冕仪杂散光水平会随着仪器使用时限的增加而变差，因此需要特定的测量系统和装置来对日冕仪工作状态下的杂散光水平进行实时测量和评估。

日冕仪杂散光可以划分为固定类杂散光和变化类杂散光。固定类杂散光是指日冕仪仪器杂散光构成中不随时间及环境改变的一类杂散光，该类杂散光只取决于仪器加工水平和仪器杂散光抑制结构优化水平，在仪器加工完成后不改变。比较有代表性的是物镜表面粗糙度造成的散射光、仪器入射孔径光阑受到太阳直射光照射产生的衍射光、物镜前后表面二次反射形成的鬼像。变化类杂散光是指与日冕仪运行所处环境相关的一类杂散光，该类杂散光不受仪器加工水平及仪器杂散光抑制结构优化水平的影响，但会随着仪器运行时间的增长或者日冕仪所处的运行环境洁净等级下降而增高，这种随时间累增的特性导致该类杂散光难以进行准确量化，一个典型的代表是日冕仪物镜表面灰尘被太阳直射光照射产生的散射光。

目前抑制变化类杂散光有以下两种方法：第一种是尽可能提升日冕仪运行环境的洁净度等级，环境洁净度等级越高，环境空间中单位体积包含的灰尘粒子越少，一定程度可以减缓日冕仪物镜表面灰尘的累积速度。但日冕仪运行环境的洁净度等级提升需要巨大的建设成本，同时对变化类杂散光强度的准确量化没有任何帮助。第二种方法是定时对日冕仪物镜进行清洁，即通过清洁擦除和气体除尘的方式直接降低镜面灰尘数量，进而抑制该类杂散光。该方法因便于实现被国内外天文台广泛应用。但该方法具有较大的主观性，即人们无法客观评价当前情况下物镜表面灰尘数量是否达到影响有效观测的程度，因此容易造成清洁误判，导致有效观测时间被浪费。同时物镜拆卸安装过程中易对物镜表面产生二次污染，间接提升了日冕仪变化类杂散光的抑制难度。

内掩式日冕仪固定杂散光的检测技术及量化标准趋于成熟，研究表明，在日冕仪内部安装特殊设计的消杂光光阑并采用“共轭遮拦”的方式能够有效抑制日冕仪物镜光阑结构被照射产生的衍射杂散光。采用日冕仪物镜散射杂散光的检测装置及检测方法(专利号CN202010128188.3)能够对日冕仪物镜产生的杂散光水平进行评估，测量得到日冕仪物镜杂散光在超净实验室中的相对量级。虽然上述方法能够得到日冕仪杂散光的相对量级，但日冕仪正常观测日冕时物镜将处于天文台站的露天环境下，在空气对流和扬尘的作用下，灰尘粒子将随机附着在日冕仪物镜前表面上，且随观测时间的延长，灰尘污染逐步加剧。在这种情况下变化类杂散光变化的剧烈程度将远大于超净实验室环境，因此使用超净实验室内检测得到的日冕仪杂散光数值来直接对标日冕仪运行时的杂散光数值会引入巨大的不确定误差，导致对仪器的工作性能产生误判。同时，由于日冕仪变化类杂散光强度随时间变化的特性，不同观测时刻日冕仪整体杂散光水平并不相同，该变化量难以评估。

因此日冕仪在正常观测时仪器的总体杂散光水平是未知的，这也给日冕仪本身性能及其观测所得日冕数据质量评估带来了极大困难。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本申请提供了一种内掩式日冕仪杂散光测量系统及测量方法，实现在日冕仪正常运行时实时测量日冕仪的杂散光水平，实现不影响仪器正常观测的同时对日冕仪物镜表面的洁净度造成的动态杂散光水平的量化评估，节约仪器维护成本，充分利用有效观测时间，提高科学数据获取数量。

第一方面，为了实现上述目的，本申请提供了一种内掩式日冕仪杂散光测量系统，设置于高海拔天文站台中，在该环境下，地球大气散射光亮度相较于太阳直射光亮度优于10^-5，且在仪器视场小角度变化时，优选为0.5°，地球大气散射光的亮度变化可忽略，所述测量系统包括待测内掩式日冕仪、探测器及数据处理模组，所述内掩式日冕仪包括：沿入射光路依次设置的物镜光阑、物镜组件、消杂光光阑组件、内掩体、场镜组件、中继镜组件、Lyot光阑组件、第一成像镜组件、分光镜组件，所述分光镜组件用于将光束分裂为一主光路及一副光路，所述主光路用于将日冕图像聚焦至所述探测器，所述副光路用于经一第二成像镜组件将所述物镜组件的共轭像聚焦至一副光路探测器。

其中，所述物镜光阑用于遮挡超出所述物镜组件中物镜口径的太阳直射光束并通过小于物镜口径的太阳直射光束；

所述消杂光光阑组件用于遮挡所述物镜光阑基于太阳直射光照射产生的衍射光及所述内掩式日冕仪筒壁的反射光，使其无法进入探测器；

所述内掩体用于遮挡所述物镜组件的成像；

所述场镜组件及成像镜组件用于将光束成像至所述分光镜组件处。

基于如上结构，本申请的测量系统搭载于原有日冕仪系统，通过增设分光镜组件和副光路探测器实现基于物镜共轭像对日冕仪杂散光水平的即时测量，对日冕仪整体光学系统的改变较小，测量成本较低；通过所述物镜光阑、消杂光光阑组件、内掩体及Lyot光阑组件将光路上的直射光、衍射光、及其他物镜自身产生散射光以外的光均遮挡消除，最大程度遮挡消除物镜散射光以外的其他杂散光，使物镜共轭像由副光路探测器接收，所述共轭像用于实时反映所述物镜组件表面洁净度，并直接决定日冕仪最终的杂散光水平。由于物镜组件经过高质量抛光，且安装时经过较好清洁，该条件下物镜组件受到太阳直射光照射时，所产生的杂散光由物镜表面微观粗糙度散射光和物镜二次反射光组成。其中物镜二次反射光由内掩式日冕仪内部吸光平片完全遮挡，可认为日冕仪杂散光水平不受物镜二次反射光影响。日冕仪用于天文站台工作时，物镜组件前表面接触环境灰尘，产生物镜表面灰尘散射光。

在其中一些实施例中，所述内掩式日冕仪的入射窗口的第一位置设置为正对太阳，第二位置设置为将太阳移出所述内掩式日冕仪的视场，所述内掩式日冕仪设置为所述第一位置时，所述副光路探测器测量得到一第一共轭像，所述内掩式日冕仪设置为所述第二位置时，所述副光路探测器测量得到一第二共轭像。

在其中一些实施例中，所述数据处理模组根据所述第一共轭像、第二共轭像计算得到所述日冕仪的杂散光水平。

在其中一些实施例中，所述第一共轭像中包括地球大气散射光、太阳直射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光，物镜表面灰尘散射光为受到太阳直射光照射产生的点状图像，所述第二共轭像中包括地球大气散射光。

在其中一些实施例中，所述测量系统配置为等间隔时间采样，以实现日冕仪杂散光水平的即时测量，获取不同时间段日冕仪杂散光水平。

第二方面，本申请提供一种内掩式日冕仪杂散光测量方法，包含如上第一方面所述的内掩式日冕仪杂散光测量系统，所述测量方法包括：

第一共轭像获取步骤，将所述内掩式日冕仪的入射窗口设置为第一位置并进行测量，读取所述第一共轭像，所述第一共轭像中包括地球大气散射光、太阳直射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光，物镜表面灰尘散射光为受到太阳直射光照射产生的点状图像；

第二共轭像获取步骤，将所述内掩式日冕仪的入射窗口设置为第二位置并进行测量，读取所述第二共轭像，所述第二共轭像中包括地球大气散射光；

杂散光水平获取步骤，对所述第一共轭像、第二共轭像进行差减处理，去除地球大气散射光对物镜共轭像整体亮度的影响，得到太阳直射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光；

杂散光水平计算步骤，计算所述物镜表面灰尘散射光及物镜表面粗糙度散射光的光照强度比值并计算物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光占日冕仪总杂散光的比重数值，且该比重数值不随光线传播而变化，此处比重数值与日冕图像中物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光占日冕仪总杂散光的比重数值一致；基于所述比重数值计算得到所述内掩式日冕仪的即时杂散光水平。

在其中一些实施例中，所述光照强度比值表示为K＝Ic/Ir"，其中，Ic为所述物镜表面灰尘散射光的光照强度，Ir"为所述物镜表面粗糙度散射光的光照强度。其中，所述物镜表面灰尘散射光的光照强度Ic采用结构提取数值累加的方式计算，所述物镜表面粗糙度散射光的光照强度Ir"采用区域平均整体计算的方式计算。

在其中一些实施例中，所述杂散光水平计算步骤中，通过计算所述比重数值与所述内掩式日冕仪的固定类杂散光水平的乘积得到所述内掩式日冕仪的即时杂散光水平。

在其中一些实施例中，所述所述内掩式日冕仪的即时杂散光水平L的计算模型如下：

L＝Lr*(K+1)，

其中，Lr为物镜表面粗糙度散射光量级，所述Lr为预先计算得到的。

在其中一些实施例中，所述测量方法采用等间隔时间采样，以实现日冕仪杂散光水平的即时测量，获取不同时间段日冕仪杂散光水平。

基于上述技术方案，本申请实施例中内掩式日冕仪杂散光测量系统及测量方法能够解决日冕仪实际工作时杂散光水平无法定量的问题，测量数据实时直观，不影响主光路日冕仪正常运行，且测量结果可以协助评价日冕仪观测数据的质量，具有极高的应用价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本申请内掩式日冕仪杂散光测量系统的结构示意图；

图2为本申请内掩式日冕仪杂散光测量系统成像示意图；

图3为本申请内掩式日冕仪杂散光测量方法的流程图。

图中：

1、物镜光阑；2、物镜组件；3、消杂光光阑组件；4、内掩体；

5、场镜组件；6、中继镜组件；7、Lyot光阑组件；81、第一成像镜组件；

82、第二成像镜组件；9、分光镜组件；10、探测器；

11、副光路成像探测器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中，固定类杂散光水平加工完成后不改变，其中物镜表面粗糙度散射光水平可由散射模型计算或实验室检测得出，且两种方法经过相互验证，所得物镜表面粗糙度量级准确度高。

其两种情况的实现方式如下：对于散射模型计算方法，首先测量其表面粗糙度RMS数值，以该数值为基础计算物镜表面双向散射分布函数，将该函数代入日冕仪模型中，通过赋值光线功率和光线追迹的方式获得日冕仪物镜表面粗糙度散射杂散光水平；对于实验室测量方法，在超净真空实验室中对物镜进行完美清洁，去除灰尘散射对日冕仪杂散光水平的影响，并使用模拟太阳装置照射日冕仪，测量其杂散光水平。在该条件下，测量得到的日冕仪杂散光水平可认为完全由物镜表面粗糙度贡献。

利用散射模型计算方法预先计算物镜组件表面粗糙度散射光量级的步骤具体如下：

首先，确定物镜组件相关参数，其中，物镜组件直径D、曲率半径R等参数由尺寸测量器和面型测量器给出，物镜组件表面粗糙度数值σ由白光干涉仪测量给出，物镜表面双向散射分布特性F(BSDF，Bidirectional scattering distribution function)由散射仪测量给出。

其次，根据双向散射分布特性模型表征物镜表面散射特性F(BSDF)，依据该特性对日冕仪进行建模，日冕仪模型参量至少包括物镜光阑、物镜组件、挡板组件、消杂光光阑组件、场镜组件、分光镜组件、成像镜组件及成像探测器。日冕仪模型参量需与物镜组件参量匹配，且消杂光光阑组件能够完全遮挡除物镜组件表面粗糙度散射光外其余杂散光。使用±16’光线模型照射日冕仪模型，其中直射光线强度赋值为1，由物镜组件聚焦后被挡板组件遮挡。散射光线由直射光线分裂而来，强度值由散射特性确定，经成像镜组件传输至日冕仪像面由成像探测器接收，记录该强度值Ir。

然后，删除挡板组件，使直射光能够经透镜组件传输聚焦至日冕仪像面，记录该强度值Id，由Lr＝Ir/Id计算得到物镜组件表面粗糙度散射光量级；

最终，利用超净实验室中日冕仪杂散光量级检测数值验证上述Lr。具体的，使用与构建模型相符的日冕仪，采用检测光源正入射日冕仪窗口，日冕仪物镜组件经过高质量抛光和镜面清洁，使得划痕、缺陷、灰尘带来的散射光可忽略；分别测量安装和拆除挡板组件时日冕仪像面的杂散光强度Ir′和Id′，同样由Lr′＝Ir′/Id′计算得到物镜组件表面粗糙度散射光检测量级，若两者数值相当，即可认为模型计算所得物镜组件表面粗糙度散射光量级Lr是可信的。

如附图1所示，在本发明内掩式日冕仪杂散光测量系统的一个示意性实施例中，该内掩式日冕仪杂散光测量系统，设置于高海拔天文站台中，在该环境下，地球大气散射光亮度相较于太阳直射光亮度优于10^-5，且在仪器视场小角度变化时，优选为0.5°，地球大气散射光的亮度变化可忽略，测量系统包括待测内掩式日冕仪、探测器及数据处理模组(图中未示出)，内掩式日冕仪包括：沿入射光路依次设置的物镜光阑1、物镜组件2、消杂光光阑组件3、内掩体4、场镜组件5、中继镜组件6、Lyot光阑组件7、第一成像镜组件81、分光镜组件9，分光镜组件9用于将光束分裂为一主光路及一副光路，主光路用于将日冕图像聚焦至探测器10，即日冕仪对无穷远所成的像，副光路用于经一第二成像镜组件82将物镜组件2的共轭像聚焦至一副光路探测器11。应用于天文站台时，将该测量系统装载于赤道仪，调节副光路探测器11位置使物镜组件2共轭成像面与副光路探测器11的探测面重合，即可进行测量。

其中，物镜光阑1用于遮挡超出物镜组件2中物镜口径的太阳直射光束并通过小于物镜口径的太阳直射光束，消杂光光阑组件3用于遮挡物镜光阑1基于太阳直射光照射产生的衍射光及内掩式日冕仪筒壁的反射光，使其无法进入探测器10；内掩体4用于遮挡物镜组件2的成像；场镜组件5及成像镜组件用于将光束成像至分光镜组件9处。

需要说明的是，物镜光阑1的大小尺寸可调，以适应于不同口径的日冕仪调节物镜光阑1口径尺寸，从而实现不改变仪器焦距的情况下，探测器10仍然能够对尺寸更改后的物镜组件2成像；可选的，物镜组件2的物镜表面经磁流变抛光技术加工，其表面粗糙度RMS均值(Root Mean Square)可通过白光干涉仪测量得到，测量数值准确度较高。

在上述示意性实施例中，本申请的测量系统搭载于原有日冕仪系统，通过增设分光镜组件9和副光路探测器11实现基于物镜共轭像对日冕仪杂散光水平的即时测量，对日冕仪整体光学系统的改变较小，测量成本较低；通过物镜光阑1、消杂光光阑组件3、内掩体4及Lyot光阑组件7将光路上的直射光、衍射光、及其他物镜自身产生散射光以外的光均遮挡消除，最大程度遮挡消除物镜散射光以外的其他杂散光，使物镜共轭像由副光路探测器11接收，共轭像用于实时反映物镜组件2表面洁净度，并直接决定日冕仪最终的杂散光水平。物镜共轭像示意图如图2所示，由于物镜组件2经过高质量抛光，且安装时经过较好清洁，该条件下物镜组件2受到太阳直射光照射时，所产生的杂散光由物镜表面微观粗糙度散射光和物镜二次反射光组成。其中物镜二次反射光由内掩式日冕仪内部吸光平片完全遮挡，可认为日冕仪杂散光水平不受物镜二次反射光影响。日冕仪用于天文站台工作时，物镜组件2前表面接触环境灰尘，产生物镜表面灰尘散射光，如图2中B部分所示。

在一些实施例中，内掩式日冕仪的入射窗口的第一位置设置为正对太阳，第二位置设置为将太阳移出内掩式日冕仪的视场，内掩式日冕仪设置为第一位置时，副光路探测器11测量得到一第一共轭像，内掩式日冕仪设置为第二位置时，副光路探测器11测量得到一第二共轭像。数据处理模组根据第一共轭像、第二共轭像及预设测量方法、参数计算得到日冕仪的杂散光水平。其中，第一共轭像中包括地球大气散射光、太阳直射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光，物镜表面灰尘散射光为受到太阳直射光照射产生的点状图像，第二共轭像中包括地球大气散射光。

进一步地，考虑到变化类杂散光强度随时间变化时，比重数据也会同样变化，因此，测量系统配置为等间隔时间采样，以实现日冕仪杂散光水平的即时测量，获取不同时间段日冕仪杂散光水平。

利用上述实施例的内掩式日冕仪杂散光测量系统，本申请实施例还提供一种内掩式日冕仪杂散光测量方法，包含如上第一方面的内掩式日冕仪杂散光测量系统，测量方法包括：

第一共轭像获取步骤S101，将内掩式日冕仪的入射窗口设置为第一位置并进行测量，读取第一共轭像，第一共轭像中包括地球大气散射光Is、太阳直射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光Ir"及物镜表面灰尘散射光Ic，物镜表面灰尘散射光为受到太阳直射光照射产生的点状图像。需要说明的是，地球大气散射光和物镜表面粗糙度散射光通常是均匀分布的，在此视为背景光，如图2中A部分所示；前述点状图像在第一共轭像中由大小不一的近圆形斑点组成，如图2中B部分所示，二者易于区分；

第二共轭像获取步骤S102，将内掩式日冕仪的入射窗口设置为第二位置，，使太阳直射光不直接进入日冕仪入射口径，即太阳直射光无法直接照射物镜组件2)，并进行测量，读取第二共轭像，第二共轭像中包括地球大气散射光、地球大气散射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光；此时，照射到日冕仪物镜处的光束几乎完全由地球大气散射光构成，由于地球大气散射光相较于太阳直射光亮度要低4-5个量级(即10000-100000倍)，因此地球大气散射光照射物镜产生的物镜表面粗糙度散射光和灰尘散射光相较于太阳直射光照射物镜产生的散射光来说可忽略，因此，可视为第二共轭像中仅包括地球大气散射光。

杂散光水平获取步骤S103，对第一共轭像、第二共轭像进行差减处理，去除地球大气散射光对物镜共轭像整体亮度的影响，得到太阳直射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光；其中，物镜表面灰尘散射光的光照强度Ic采用结构提取数值累加的方式计算，物镜表面粗糙度散射光的光照强度Ir"采用区域平均整体计算的方式计算，其具体计算方式为已知的光学领域计算光照强度的方式，并非本申请主要发明点，在此不作赘述。

杂散光水平计算步骤S104，计算物镜表面灰尘散射光及物镜表面粗糙度散射光的光照强度比值并计算物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光占日冕仪总杂散光的比重数值，且该比重数值不随光线传播而变化，此处比重数值与日冕图像中物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光占日冕仪总杂散光的比重数值一致；基于比重数值计算得到内掩式日冕仪的即时杂散光水平。具体的，光照强度比值表示为K＝Ic/Ir"，其中，Ic为物镜表面灰尘散射光的光照强度，Ir"为物镜表面粗糙度散射光的光照强度。

具体的，杂散光水平计算步骤S104中，通过计算比重数值与内掩式日冕仪的固定类杂散光水平的乘积得到内掩式日冕仪的即时杂散光水平，内掩式日冕仪的即时杂散光水平L的计算模型如下：

L＝Lr*(K+1)，

其中，Lr为物镜表面粗糙度散射光量级，在上述示意性实施例中，Lr为预先通过前述计算过程计算得到的。

考虑到变化类杂散光强度随时间变化时，比重数据也会同样变化，因此，测量方法采用等间隔时间重复上述步骤S101到步骤S104，以实现日冕仪杂散光水平的即时测量，获取不同时间段日冕仪杂散光水平和工作时长对日冕仪杂散光水平的影响，达到实时监测日冕仪杂散光水平的目的。

下面通过优选实施例对本申请实施例进行描述和说明。

物镜组件2直径为70mm，曲率半径为R，前表面的表面粗糙度为0.394nm，后表面表面粗糙度为0.410nm，由ZYGO白光干涉仪测量得到。物镜组件2表面散射特性由IOF散射仪测量并通过表面粗糙度数值修正，使用Harvey-Shack模型拟合测量结构并对其进行特性描述，其F(BSDF)描述为：

其中b₀＝8.45*10^-2，l＝4.08*10^-3，s＝-1.5816，根据该特性构建日冕仪物镜组件2及日冕仪模型，采用100万条蒙特卡洛模型进行仿真计算，所得物镜表面粗糙度散射光平均强度为Ir＝2*10^-6，直射光平均强度为1.34，因此公式Lr＝Ir/Id计算得到物镜表面粗糙度散射光平均量级为1.5*10^-6。使用仿真模型等比例等参数日冕仪在千级超净实验室内检测得到杂散光水平为1.7*10^-6，与仿真模型量级相当。其误差由物镜组件2检测前未能完美清洁，表面残余极少数灰尘散射点导致，但已足够证实仿真模型所得物镜表面粗糙度散射光量级是可信的。

将上述实施例中的测量系统安装与海拔3400米位置天文台站，监测相机采用等间隔多幅图像叠加的方式获得高信噪比日冕仪物镜共轭成像数据。其中对准太阳拍摄和对准天空拍摄总等效时间均为10s，两者图像差减后，物镜表面粗糙度散射光光强Ir"为7.8*10⁸，表面灰尘散射光光强Ic为1.22*10⁹，K值为1.56，根据K值及Lr计算日冕仪当前时刻杂散光水平为3.84*10^-6。日冕仪工作6小时后，重复测量过程并进行图像差减后，物镜表面粗糙度散射光光强Ir"为7.1*10⁸，表面灰尘散射光光强Ic为2.1*10⁹，K值增大为2.96，此时根据K值及Lr计算日冕仪当前时刻杂散光水平为5.94*10^-6，满足日冕仪杂散光即时测量条件。

通过对本发明内掩式日冕仪杂散光测量系统及内掩式日冕仪杂散光测量方法的多个实施例的说明，可以看到本发明内掩式日冕仪杂散光测量系统及内掩式日冕仪杂散光测量方法实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、通过搭载在日冕仪上的测量系统对日冕仪物镜组件共轭成像，在物镜表面粗糙度散射光建模确立的情况下，通过两次测量的方式去除地球大气散射光对日冕仪杂散光的影响，并使用物镜表面粗糙度散射光Ir"及物镜表面灰尘散射光Ic的比值联立计算的方式直接获得当前时刻下的日冕仪杂散光水平，解决了日冕仪在工作状态下杂散光量级难以测量的困难。

2、该方法能够直观给出灰尘杂散光对仪器观测性能的影响程度，并能够对当前时间仪器杂散光数值进行量化。

3、该方法不影响日冕仪正常观测及运行，且工作模式简单便捷，节省日冕仪杂散光检测成本和检测时间；无需将物镜拆下单独测量或将日冕仪整机运输至高洁净等级超净实验室中检测，节省大量运输及检测成本。

该方法所得日冕仪杂散光结果可直接与国际公认的该波段日冕信号光亮度水平进行对比，测量及计算数据准确度高，可作为日冕仪物镜清洗指令判据和日冕仪所摄日冕数据质量的辅助判据，极大降低清洁误判事件发生，节约大量的观测时间和仪器维护成本。

4、该方法还能对实时获得的日冕科学数据的质量进行评估，避免低质量日冕科学数据对仪器观测数据库的影响。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.内掩式日冕仪杂散光测量系统，设置于天文站台中，其特征在于，所述测量系统包括待测内掩式日冕仪、探测器及数据处理模组，所述内掩式日冕仪包括：沿入射光路依次设置的物镜光阑、物镜组件、消杂光光阑组件、内掩体、场镜组件、中继镜组件、Lyot光阑组件、第一成像镜组件、分光镜组件，所述分光镜组件用于将光束分裂为一主光路及一副光路，所述主光路用于将日冕图像聚焦至所述探测器，所述副光路用于经一第二成像镜组件将所述物镜组件的共轭像聚焦至一副光路探测器。

2.根据权利要求1所述的内掩式日冕仪杂散光测量系统，其特征在于，所述内掩式日冕仪的入射窗口的第一位置设置为正对太阳，第二位置设置为将太阳移出所述内掩式日冕仪的视场，所述内掩式日冕仪设置为所述第一位置时，所述副光路探测器测量得到一第一共轭像，所述内掩式日冕仪设置为所述第二位置时，所述副光路探测器测量得到一第二共轭像。

3.根据权利要求2所述的内掩式日冕仪杂散光测量系统，其特征在于，所述数据处理模组根据所述第一共轭像、第二共轭像计算得到所述日冕仪的杂散光水平。

4.根据权利要求1或3所述的内掩式日冕仪杂散光测量系统，其特征在于，所述第一共轭像中包括地球大气散射光、太阳直射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光，所述第二共轭像中包括地球大气散射光。

5.根据权利要求4所述的内掩式日冕仪杂散光测量系统，其特征在于，所述测量系统配置为等间隔时间采样。

6.一种内掩式日冕仪杂散光测量方法，其特征在于，包含权利要求1～5任一项所述的内掩式日冕仪杂散光测量系统，所述测量方法包括：

第一共轭像获取步骤，将所述内掩式日冕仪的入射窗口设置为第一位置并进行测量，读取所述第一共轭像；

第二共轭像获取步骤，将所述内掩式日冕仪的入射窗口设置为第二位置并进行测量，读取所述第二共轭像；

杂散光水平获取步骤，对所述第一共轭像、第二共轭像进行差减处理，得到太阳直射光照射产生的物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光；

杂散光水平计算步骤，计算所述物镜表面灰尘散射光及物镜表面粗糙度散射光的光照强度比值并计算物镜表面粗糙度散射光及物镜表面灰尘散射光占日冕仪总杂散光的比重数值，基于所述比重数值计算得到所述内掩式日冕仪的即时杂散光水平。

7.根据权利要求6所述的内掩式日冕仪杂散光测量方法，其特征在于，所述光照强度比值表示为K＝Ic/Ir"，其中，Ic为所述物镜表面灰尘散射光的光照强度，Ir"为所述物镜表面粗糙度散射光的光照强度。

8.根据权利要求7所述的内掩式日冕仪杂散光测量方法，其特征在于，所述杂散光水平计算步骤中，通过计算所述比重数值与所述内掩式日冕仪的固定类杂散光水平的乘积得到所述内掩式日冕仪的即时杂散光水平。

9.根据权利要求8所述的内掩式日冕仪杂散光测量方法，其特征在于，所述所述内掩式日冕仪的即时杂散光水平L的计算模型如下：

L＝Lr*(K+1)，

其中，Lr为物镜表面粗糙度散射光量级，所述Lr为预先计算得到的。

10.根据权利要求6所述的内掩式日冕仪杂散光测量方法，其特征在于，所述测量方法采用等间隔时间采样。