CN115791102A - 日冕仪杂散光检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空间光学观测领域，尤其涉及一种日冕仪杂散光检测装置及检测方法，该日冕仪杂散光检测装置包括：模拟光源、外掩式日冕仪、探测器，外掩式日冕仪内沿光路方向依次安装有外窗口组件、外掩体组件、多个消杂光挡板、拒热镜组件、物镜光阑、物镜组件、内掩体组件、场镜组件、消杂光光阑组和中继镜组件，其中，外掩体组件包括第一外掩体和第二外掩体，在相同光照条件下，第二外掩体的边缘衍射光强度大于第一外掩体的边缘衍射光强度。本检测装置能获得日冕仪仪器本身的杂散光水平，还原天基外掩式日冕仪在太空条件下的杂散光水平，还能在一定程度上获得检测环境杂散光的相对量级，评估日冕仪杂散光检测环境的优劣。

Description

日冕仪杂散光检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于空间光学观测领域，尤其涉及一种日冕仪杂散光检测装置及检测方法。

背景技术

日冕仪是一种观测太阳日冕的仪器，中心设有特殊挡板，通过遮挡太阳光球的直射光来对较为暗淡的日冕进行观测。外掩式日冕仪是日冕仪结构类型的一种，该类型日冕仪在仪器物镜组件前后方皆设有特殊遮挡，称之为内外掩体。外掩体对太阳直射光进行一次遮拦，使得物镜组件位于外掩体的阴影之下，内掩体被放置在物镜组件后方，外掩体受太阳直射光照射产生的边缘衍射光被物镜组件聚焦后由内掩体遮拦。这种共轭遮挡的设计能够有效对太阳直射光进行抑制，使得外掩式日冕仪能够对极其微弱的外围日冕进行探测。

由于外掩式日冕仪仪器本身受照射产生的杂散光经过抑制后强度非常微弱，因此在对其进行杂散光测量时，检测光束照射到仪器表面后的反射光束弥散在检测环境中，形成的环境光会与外掩式日冕仪杂散光相互耦合到达探测器，使得检测得到的日冕仪杂散光水平呈现假性恶化，影响杂散光检测精度。外掩式日冕仪的地面杂散光检测水平无法直接与太空条件下的日冕仪杂散光真实水平进行联立，这对其仪器性能的评估造成了巨大困难，导致日冕仪仪器本身的杂散光真实水平难以被量化呈现。

当前抑制日冕仪所处检测环境杂光的方法主要是采取环境杂光抑制的方式，首先建立超净实验室，使检测环境洁净度接近或超过千级超净环境，抑制空气中灰尘被照亮产生的散射光。其次使用高吸光率的发黑材料填涂检测环境墙壁，建立准暗室。最后设计吸光黑箱，放置在环境杂散光聚焦的重点位置，用来吸收日冕仪被照射后部分结构件反射出的杂散光。但由于检测环境洁净度到达一定程度时，再提升需要巨大的成本，且难以做到绝对洁净，空气灰尘散射仍然制约着日冕仪仪器本身微弱杂散光的检测；高吸光率的发黑材料也难以做到100%吸光，因此墙壁被检测光束照亮产生的散射光也是环境杂散光的一类；吸光黑箱虽然能够对环境杂散光聚焦的重点位置进行吸收，但黑箱自身箱体也易被环境杂散光照亮，成为新的杂散光源，干扰日冕仪仪器本身杂散光的测量精度。

另一种抑制日冕仪所处检测环境杂散光的方式是通过模拟和检测相结合的手段来获得环境杂散光的背景强度，并在仪器最终成像强度中减除，进而凸显日冕仪仪器本身的杂散光水平。具体方法为首先使用光功率计测量重点位置的环境杂散光强度，后采用软件建模与光线追际相结合的方式，计算该重点位置环境杂散光传播至日冕仪最终像面时的杂散光强度，最后使用实际检测得到的日冕仪最终像面杂散光强度减去模拟得到的环境杂散光强度，即为日冕仪仪器的杂散光强度。但由于模拟精度有限，这种方法计算获得的环境杂散光强度具有较大的误差，只能大概的估计环境杂散光对仪器杂散光的影响情况，无法准确的给出仪器本身的杂散光水平。如何剥离环境杂散光影响，准确的量化仪器本身杂散光水平，还原日冕仪在太空条件下的真实性能仍然困难重重。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种日冕仪杂散光检测装置及检测方法，通过常规检测和改变仪器关键结构后的衍射增强测量，将混合的仪器本身杂散光和检测环境带来的杂散光进行分离，进而能够获得日冕仪仪器本身的杂散光水平，还原天基外掩式日冕仪在太空条件下的杂散光水平，提升空间日冕仪研制技术成熟度，减少仪器在卫星在轨运行后由于自身关键杂散光水平测量误差导致的运行风险。本发明还能在一定程度上获得当前检测环境杂散光的相对量级，该量级能够评估日冕仪杂散光检测环境的优劣，并为日冕仪检测环境的杂光抑制标准建立提供数据支持。

第一方面，本发明提供了一种日冕仪杂散光检测装置，包括：模拟光源、外掩式日冕仪、探测器，外掩式日冕仪内沿光路方向依次安装有外窗口组件、外掩体组件、多个消杂光挡板、拒热镜组件、物镜光阑、物镜组件、内掩体组件、场镜组件、消杂光光阑组和中继镜组件，其中，外掩体组件包括第一外掩体和第二外掩体，在相同光照条件下，第二外掩体的边缘衍射光强度大于第一外掩体的边缘衍射光强度。

优选的，上述第一外掩体为多圆盘挡板式掩体，多圆盘挡板式掩体上依次设置有多个第一盘片，多个第一盘片的半径沿光路方向等差递增；

上述第二外掩体为单圆盘挡板式掩体，单圆盘挡板式掩体上设置有第二盘片，第二盘片的半径与距离模拟光源最远的第一盘片相同；

上述外窗口组件包括外窗口及多层挡板。

优选的，上述外掩式日冕仪还包括设置于探测器前的中性密度减光片组。

第二方面，本发明还提供了一种日冕仪杂散光检测方法，包含如上第一方面所述的日冕仪杂散光检测装置，所述检测方法包括：

外掩体衍射检测步骤S1，通过模拟光源输出第一入射光束至外掩式日冕仪，设置外掩体组件为第一外掩体、第二外掩体以分别进行对照检测、衍射增强检测，得到日冕仪物镜处的杂散光强度I_S1、I_S1′及日冕仪像面处的杂散光强度I_f1、I_f1′；

第一直射光强度检测步骤S2，设置检测装置为直射光检测配置并检测日冕仪像面处的第一直射光强度I_D1并结合日冕仪物镜处的杂散光强度I_S1、I_S1′及日冕仪像面处的杂散光强度I_f1、I_f1′计算外掩体衍射光的散射杂散光量级Los；

外窗口衍射检测步骤S3，通过模拟光源输出第二入射光束至外掩式日冕仪，第二入射光束的直径大于第一入射光束，设置外掩体组件为第一外掩体、第二外掩体以分别进行对照检测、衍射增强检测及二次衍射增强检测，得到日冕仪物镜处的杂散光强度I_S2、I_S2′、I_S2″及日冕仪像面处的杂散光强度I_f2、I_f2′、I_f2″；

第二直射光强度检测步骤S4，设置检测装置为直射光检测配置并检测日冕仪像面处的第二直射光强度I_D2，并结合日冕仪物镜处的杂散光强度I_S2、I_S2′、I_S2″及日冕仪像面处的杂散光强度I_f2、I_f2′、I_f2″计算外窗口衍射光的散射杂散光量级Lws；

日冕仪杂散光强度获取步骤S5，基于外掩体衍射光的散射杂散光量级Los及外窗口衍射光的散射杂散光量级Lws计算得到日冕仪杂散光强度。

优选的，上述外掩体衍射检测步骤S1进一步包括：

对照杂散光测量步骤S101：外掩体组件采用第一外掩体，外窗口上不安装多层挡板，通过模拟光源经长光学通道输出入射光束至日冕仪后，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S1及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f1；

衍射增强杂散光测量步骤S102：将外掩体组件更换为第二外掩体，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S1′及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f1′。

优选的，上述外掩体衍射检测步骤S3进一步包括：

对照杂散光测量步骤S301：外掩体组件采用第一外掩体，外窗口上安装多层挡板，通过模拟光源经长光学通道输出入射光束至日冕仪后，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2；

衍射增强杂散光测量步骤S302：将外掩体组件更换为第二外掩体，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2′及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2′。

二次衍射增强杂散光测量步骤S303：将外窗口上的多层挡板拆除，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2″及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2″。

优选的，上述直射光检测配置为拆卸外掩体组件及内掩体组件并安装中性密度减光片组。

优选的，上述散射杂散光量级Los基于如下计算模型计算得到：

Los=（I_f1′-I_f1）/（K₁-1）/ I_D1

其中，K₁为外掩体衍射增强系数，K₁=I_S1′/I_S1。

优选的，上述散射杂散光量级Lws基于如下计算模型计算得到：

Lws=（I_f2″-I_f2′）/（K₂-1）/ I_D2

其中，K₂为外窗口衍射增强系数，K₂=[(K₁-1)×I_S2″-K₁×(I_S2′-I_S2)]/(K₁×I_S2-I_S2′)。

优选的，上述第一入射光束设置为光束面积大于外掩体直径且小于外窗口的直径，上述第二入射光束设置为光束面积完全覆盖外窗口。

本发明的有益效果为：

（1）本发明创造性的提出了一种通过日冕仪仪器结构件衍射增强测量日冕仪杂散光的方法，与现有技术相比，该方法能够将外掩式日冕仪仪器本身的杂散光和检测环境杂散光分离，获得日冕仪仪器精确的杂散光水平。

（2）本发明的检测方法通过常规检测和衍射增强测量对比进行，使用两种检测模式下环境杂散光强度不变的特性将环境杂散光分离，获得检测环境杂散光相对量级，该量级一定程度上能够对日冕仪检测环境优劣进行评估。

（3）本发明在物镜光阑处检测日冕仪结构件的衍射光强度，该位置的优势在于，此处的衍射光强度增强效果可直接测量得到。该放大效果通过后续镜组传递至日冕仪最终像面处后，对日冕仪杂散光量级的放大是等效的，可用于日冕仪杂散光量级的直接计算。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为日冕仪杂散光检测装置的示意图；

图2为多圆盘挡板式掩体的示意图；

图3为单圆盘挡板式掩体的示意图；

图4为日冕仪杂散光检测方法的示意图。

其中，附图标记为：

光发射源1；

准直镜2；

外窗口组件3；

外掩体组件4；

消杂光挡板5；

拒热镜组件6；

物镜光阑7；

物镜组件8；

内掩体组件9；

场镜组件10；

消杂光光阑组11；

中继镜组件12；

探测器13。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、“S1”、“S2”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

请参照图1至图3，图1为本发明的示意图，图2为多圆盘挡板式掩体的示意图，图3为单圆盘挡板式掩体的示意图。如图1所示，本发明提供了一种日冕仪杂散光检测装置，包括：模拟光源、外掩式日冕仪、探测器13，外掩式日冕仪内沿光路方向依次安装有外窗口组件3、外掩体组件4、多个消杂光挡板5、拒热镜组件6、物镜光阑7、物镜组件8、内掩体组件9、场镜组件10、消杂光光阑组11和中继镜组件12，其中，外掩体组件4包括第一外掩体和第二外掩体，在相同光照条件下，第二外掩体的边缘衍射光强度大于第一外掩体的边缘衍射光强度。

进一步地，再请参照图1至图3，上述第一外掩体为多圆盘挡板式掩体，多圆盘挡板式掩体上依次设置有多个第一盘片，多个第一盘片的半径沿光路方向等差递增；上述第二外掩体为单圆盘挡板式掩体，单圆盘挡板式掩体上设置有第二盘片，第二盘片的半径与距离模拟光源最远的第一盘片相同；上述外窗口组件3包括外窗口及多层挡板。

其中，上述外掩式日冕仪还包括设置于探测器13前的中性密度减光片组（图中未显示）。

具体地说，本实施例中首先需要搭建模拟太阳光源，采用功率为5W的半导体激光器作为光发射源1，其出射光束采用液芯光纤头进行匀化，使得出射光面功率整体不均匀度优于5%。液芯光纤头出射的激光面光源由二个准直镜2进行准直，准直镜2的直径为100mm，且准直镜2边缘加装黑色遮光挡板，挡板直径为300×300mm，中心开孔直径为100mm，与准直镜2直径对应。该挡板用来遮挡超出准直镜2直径的激光光束，使其无法到达检测环境。通过准直镜2准直后的激光光束发散角为±16′，与太阳发散角一致。

接下来在准直镜2后设置长光学通道，本实施例中设置的长光学通道超过10m，正方形截面面积为1m×1m，通道内壁采用黑色哑光漆进行涂层，并在该通道间隔一米放置黑色遮光挡板，挡板面积与长光学通道截面面积相同，均为1m×1m，其中挡板中间开孔面积为600mm×600mm，挡板的设置是抑制准直镜2被激光照射产生的散射光。

然后在长光学通道出光侧设置超净检测间，本实施例中超净检测间洁净度为千级，整体超净间采用黑色哑光漆进行涂层，并对长光学通道出光侧墙壁加涂一层以色列Ackter杂散光吸收膜，其光吸收率超过99%。尽可能减少环境杂散光，使环境杂散光量级与日冕仪仪器杂散光量级接近，提高杂散光分离精度。在检测环境重点区域（如日冕仪拒热镜反射光聚焦区域）设置黑色吸光阱，进一步减少环境杂散光。

最后将外掩式日冕仪置于超净检测环境检测平台上，其入射窗口正对长光学通道出光口，即模拟太阳光源正入射外掩式日冕仪。外掩式日冕仪内沿光路方向依次安装有外窗口组件3、外掩体组件4、多个消杂光挡板5、拒热镜组件6、物镜光阑7、物镜组件8、内掩体组件9、场镜组件10、消杂光光阑组11和中继镜组件12。其中外窗口组件3首先限制口径之外的直射光，将能够通过窗口的直射光光束面积限制为400×300mm，外掩体组件4位于外窗口的中间位置，为直径43mm的圆形挡板，物镜组件8位于外掩体后方370mm的同心位置处，整体直径为12.5mm，完全位于外掩体组件4的阴影之下。在外掩体与外窗口之间的直射光由拒热反射镜6反射出外窗口，拒热反射镜6尺寸与外窗口相同，中心开孔，开孔直径与物镜组件8相同，放置在物镜组件8处，其表面进行超光滑表面处理，其RMS表面粗糙度为0.35nm。物镜光阑7设置在物镜前方，直径略大于物镜组件8，限制部分环境杂光进入物镜并降低物镜边缘被杂散光照射产生的衍射光。内掩体组件9放置在物镜组件8后方，处于外掩体组件4的光学共轭位置，遮挡外掩体组件4被直射光照射产生的边缘衍射光。场镜组件10位于内掩体组件9后方，起到光线传输的作用，与中继镜组件12共同将通过物镜聚焦后的目标光束二次成像在探测器13焦平面位置。消杂光光阑组11由多个光阑组成，分布在物镜组件8和中继镜组件12之间，一方面抑制外窗口衍射光、物镜光阑衍射光，另一方面消减物镜组件8被外掩体组件4衍射光照射产生的散射光，多光阑的设计能够使得仅有小角度的物镜散射光能够到达探测器13焦面。

在外掩式日冕仪安装完成后，使用现有的测量方法进行常规检测，其方法如下：使用模拟太阳光源发出的直射光直接照射日冕仪，外掩体组件4采用多圆盘组合挡板式结构，外窗口使用刀口锯齿式结构。在调节外掩体与内掩体位置共轭共心后，使用CCD探测器放置在外掩式日冕仪最终像面处进行曝光，当设置曝光时间t为200s时，日冕仪成像图中内视场区域平均（采样点>100）灰度值为5504，外视场区域平均(采样点>100)灰度值为3085，图像中所得灰度值为CCD探测器所接收到的光子进行光电转换后对电子计数赋值所得，因此灰度值可直接描述到达CCD探测器的光强度。该强度是日冕仪仪器杂散光与环境杂散光强度的和。随后拆除内外掩体，在CCD探测器前放置中性密度减光片组，减光片组的衰减倍率为3.3×10⁹倍，在曝光时间为10s的情况下拍摄模拟太阳图像，记录此时的灰度值为37230。通过杂散光强度除以直射光强度并乘以曝光时间比，得到等效时间下的杂散光/直射光比值，最后使用该比值除以中性密度减光片减光倍率，即可得到常规检测情况下的日冕仪杂散光量级L0为2.24×10^-12至1.25×10^-12（从内视场至外视场）。这个数值中即包括日冕仪仪器杂散光也包括检测环境杂散光的影响。

利用上述实施例的日冕仪杂散光检测装置，本发明实施例还提供了一种日冕仪杂散光检测方法，包含上述日冕仪杂散光检测装置，请参照图4，图4为日冕仪杂散光检测方法的示意图，检测方法包括：

外掩体衍射检测步骤S1，通过模拟光源输出第一入射光束至外掩式日冕仪，设置外掩体组件4为第一外掩体、第二外掩体以分别进行对照检测、衍射增强检测，得到日冕仪物镜处的杂散光强度I_S1、I_S1′及日冕仪像面处的杂散光强度I_f1、I_f1′；

第一直射光强度检测步骤S2，设置检测装置为直射光检测配置并检测日冕仪像面处的第一直射光强度I_D1并结合日冕仪物镜处的杂散光强度I_S1、I_S1′及日冕仪像面处的杂散光强度I_f1、I_f1′计算外掩体衍射光的散射杂散光量级Los，具体的，上述散射杂散光量级Los基于如下计算模型计算得到：

Los=（I_f1′-I_f1）/（K₁-1）/ I_D1

其中，K₁为外掩体衍射增强系数，K₁=I_S1′/I_S1。

外窗口衍射检测步骤S3，通过模拟光源输出第二入射光束至外掩式日冕仪，第二入射光束的直径大于第一入射光束，设置外掩体组件4为第一外掩体、第二外掩体以分别进行对照检测、衍射增强检测及二次衍射增强检测，得到日冕仪物镜处的杂散光强度I_S2、I_S2′、I_S2″及日冕仪像面处的杂散光强度I_f2、I_f2′、I_f2″；

第二直射光强度检测步骤S4，设置检测装置为直射光检测配置并检测日冕仪像面处的第二直射光强度I_D2，并结合日冕仪物镜处的杂散光强度I_S2、I_S2′、I_S2″及日冕仪像面处的杂散光强度I_f2、I_f2′、I_f2″计算外窗口衍射光的散射杂散光量级Lws，具体的，上述散射杂散光量级Lws基于如下计算模型计算得到：Lws=（I_f2″- I_f2′）/（K₂-1）/ I_D2，其中，K₂为外窗口衍射增强系数，K₂=[(K₁-1)×I_S2″-K₁×(I_S2′-I_S2)]/(K₁×I_S2-I_S2′)。

日冕仪杂散光强度获取步骤S5，基于外掩体衍射光的散射杂散光量级Los及外窗口衍射光的散射杂散光量级Lws进行加和计算得到日冕仪杂散光强度。

进一步地，上述外掩体衍射检测步骤S1进一步包括：

对照杂散光测量步骤S101：外掩体组件4采用第一外掩体，外窗口上不安装多层挡板，通过模拟光源经长光学通道输出入射光束至日冕仪后，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S1及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f1；

衍射增强杂散光测量步骤S102：将外掩体组件4更换为第二外掩体，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S1′及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f1′。

进一步地，上述外掩体衍射检测步骤S3进一步包括：

对照杂散光测量步骤S301：外掩体组件4采用第一外掩体，外窗口上安装多层挡板，通过模拟光源经长光学通道输出入射光束至日冕仪后，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2；

衍射增强杂散光测量步骤S302：将外掩体组件4更换为第二外掩体，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2′及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2′。

二次衍射增强杂散光测量步骤S303：将外窗口上的多层挡板拆除，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2″及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2″。

进一步地，上述直射光检测配置为拆卸外掩体组件4及内掩体组件9并安装中性密度减光片组。

进一步地，上述第一入射光束设置为光束面积大于外掩体直径且小于外窗口的直径，上述第二入射光束设置为光束面积完全覆盖外窗口。

下面通过优选实施例对本发明所提供的检测方法进行说明：

通过调节二个准直镜2之间的距离，能够调节到达日冕仪外窗口处的太阳模拟光束的面积，在本实施例中，将光束面积大于外掩体直径且小于外窗口的直径设定为第一光束，此时外窗口衍射光造成的影响可忽略；将为光束面积完全覆盖外窗口设定为第二光束，此时日冕仪外窗口被完全照亮，同时，在本实施例中，外窗口上的多层挡板采用方形刀口锯齿型多层挡板设计，其中方形刀口设计能够减少外窗口受照射时产生的衍射光在物镜处的强度，而锯齿型刀口边缘能够使得衍射光发散，进一步提升外窗口边缘衍射光抑制效果。

进行外掩体衍射检测步骤S1，通过模拟光源输出第一入射光束至外掩式日冕仪，设置外掩体组件4为第一外掩体、第二外掩体以分别进行对照检测、衍射增强检测：

对照杂散光测量步骤S101：外掩体组件4采用第一外掩体，外窗口上不安装多层挡板，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S1=9.7nW，利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f1，其中内视场区域平均（采样点>100）灰度值为22390，外视场区域平均（采样点>100）灰度值为6592。

衍射增强杂散光测量步骤S102：将外掩体组件4更换为第二外掩体，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S1′=119.6nW，利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f1′，其中内视场区域平均（采样点>100）灰度值为31010，外视场区域平均（采样点>100）灰度值为7618。

进行第一直射光强度检测步骤S2，拆除内外掩体组件，在CCD探测器前方加装中性密度减光片组，成像获得模拟太阳直射光中心位置等效灰度值I_D1（相同曝光时间）为2.587×10¹⁵。计算外掩体衍射增强系数K₁=I_S1′/I_S1=12.33，根据公式Los=（I_f1′-I_f1）/（K₁-1）/ I_D1计算得到外掩体衍射光照射物镜产生的散射光量级，其中内视场杂散光量级为2.94×10^-13,外视场杂散光量级为3.50×10^-14。

进行外掩体衍射检测步骤S3，通过模拟光源输出第二入射光束至外掩式日冕仪，设置外掩体组件4为第一外掩体、第二外掩体以分别进行对照检测、衍射增强检测及二次衍射增强检测：

对照杂散光测量步骤S301：外掩体组件4采用第一外掩体，外窗口上安装方形刀口锯齿型多层挡板，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2=5.6nW，利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2，其中内视场区域平均（采样点>100）灰度值为9414，外视场区域平均（采样点>100）灰度值为3525。

衍射增强杂散光测量步骤S302：将外掩体组件4更换为第二外掩体，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2′=47.1nW，利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2′，其中内视场区域平均（采样点>100）灰度值为11000，外视场区域平均（采样点>100）灰度值为4470。

二次衍射增强杂散光测量步骤S303：将外窗口上的方形刀口锯齿型多层挡板拆除，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2″=73.6nW，利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2″，其中内视场区域平均（采样点>100）灰度值为12390，外视场区域平均（采样点>100）灰度值为5024。

进行第二直射光强度检测步骤S4，拆除内外掩体组件，在CCD探测器前方加装中性密度减光片组，成像获得模拟太阳直射光中心位置等效灰度值I_D2（相同曝光时间）为1.472×10¹⁵。计算外窗口衍射增强系数K₂=[(K₁-1)×I_S2″-K₁×(I_S2′-I_S2)]/(K₁×I_S2-I_S2′)=14.68，根据公式Lws=（I_f2″- I_f2′）/（K₂-1）/ I_D2计算得到外窗口衍射光照射物镜产生的散射光在内视场处量级为6.90×10^-14,外视场杂散光量级为2.751×10^-14。

进行日冕仪杂散光强度获取步骤S5，外掩式日冕仪仪器本底杂散光量级为外掩体衍射光照射物镜产生的散射光Los和外窗口衍射光照射物镜产生的杂散光Lws，因此计算二者之和，即仪器本底杂散光水平为：3.63×10^-13—6.251×10^-14。

从计算结果来看，衍射增强测量模式下仪器的杂散光量级较常规检测模式下降低了10倍以上，充分证明了在地面环境测试时，环境杂散光将显著影响日冕仪的杂散光水平。同时计算结果也证明了该方法能够有效分离仪器本身杂散光和检测环境杂散光，一定程度还原仪器在太空条件下真实的杂散光水平，提升仪器可靠性并降低日冕仪在升空之后的性能恶化风险。

综上所述，基于如上步骤，本发明与现有技术相比，该方法能够将外掩式日冕仪仪器本身的杂散光和检测环境杂散光分离，获得日冕仪仪器精确的杂散光水平。基于本申请的衍射增强测量与常规测量进行对比，可以使用两种检测模式下环境杂散光强度不变的特性将环境杂散光分离，获得检测环境杂散光相对量级，该量级一定程度上能够对日冕仪检测环境优劣进行评估；另外，本发明在物镜光阑处检测日冕仪结构件的衍射光强度，该位置的优势在于，此处的衍射光强度增强效果可直接测量得到。该放大效果通过后续镜组传递至日冕仪最终像面处后，对日冕仪杂散光量级的放大是等效的，可用于日冕仪杂散光量级的直接计算。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种日冕仪杂散光检测装置，其特征在于，包括：模拟光源、外掩式日冕仪、探测器，所述外掩式日冕仪内沿光路方向依次安装有外窗口组件、外掩体组件、多个消杂光挡板、拒热镜组件、物镜光阑、物镜组件、内掩体组件、场镜组件、消杂光光阑组和中继镜组件，其中，所述外掩体组件包括第一外掩体和第二外掩体，在相同光照条件下，所述第二外掩体的边缘衍射光强度大于所述第一外掩体的边缘衍射光强度。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述第一外掩体为多圆盘挡板式掩体，所述多圆盘挡板式掩体上依次设置有多个第一盘片，多个所述第一盘片的半径沿光路方向等差递增；

所述第二外掩体为单圆盘挡板式掩体，所述单圆盘挡板式掩体上设置有第二盘片，所述第二盘片的半径与距离所述模拟光源最远的所述第一盘片相同；

所述外窗口组件包括外窗口及多层挡板。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述外掩式日冕仪还包括设置于所述探测器前的中性密度减光片组。

4.一种日冕仪杂散光检测方法，采用权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述检测方法包括：

外掩体衍射检测步骤S1，通过所述模拟光源输出第一入射光束至所述外掩式日冕仪，设置所述外掩体组件为第一外掩体、第二外掩体以分别进行对照检测、衍射增强检测，得到日冕仪物镜处的杂散光强度I_S1、I_S1′及日冕仪像面处的杂散光强度I_f1、I_f1′；

第一直射光强度检测步骤S2，设置所述检测装置为直射光检测配置并检测日冕仪像面处的第一直射光强度I_D1并结合日冕仪物镜处的杂散光强度I_S1、I_S1′及日冕仪像面处的杂散光强度I_f1、I_f1′计算外掩体衍射光的散射杂散光量级Los；

外窗口衍射检测步骤S3，通过所述模拟光源输出第二入射光束至所述外掩式日冕仪，所述第二入射光束的直径大于所述第一入射光束，设置所述外掩体组件为第一外掩体、第二外掩体以分别进行对照检测、衍射增强检测及二次衍射增强检测，得到日冕仪物镜处的杂散光强度I_S2、I_S2′、I_S2″及日冕仪像面处的杂散光强度I_f2、I_f2′、I_f2″；

第二直射光强度检测步骤S4，设置所述检测装置为直射光检测配置并检测日冕仪像面处的第二直射光强度I_D2，并结合日冕仪物镜处的杂散光强度I_S2、I_S2′、I_S2″及日冕仪像面处的杂散光强度I_f2、I_f2′、I_f2″计算外窗口衍射光的散射杂散光量级Lws；

日冕仪杂散光强度获取步骤S5，基于所述外掩体衍射光的散射杂散光量级Los及所述外窗口衍射光的散射杂散光量级Lws计算得到日冕仪杂散光强度。

5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述外掩体衍射检测步骤S1进一步包括：

对照杂散光测量步骤S101：所述外掩体组件采用所述第一外掩体，所述外窗口上不安装所述多层挡板，通过所述模拟光源经长光学通道输出入射光束至日冕仪后，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S1及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f1；

衍射增强杂散光测量步骤S102：将所述外掩体组件更换为第二外掩体，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S1′及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f1′。

6.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述外掩体衍射检测步骤S3进一步包括：

对照杂散光测量步骤S301：所述外掩体组件采用所述第一外掩体，所述外窗口上安装所述多层挡板，通过所述模拟光源经长光学通道输出入射光束至日冕仪后，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2；

衍射增强杂散光测量步骤S302：将所述外掩体组件更换为第二外掩体，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2′及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2′；

二次衍射增强杂散光测量步骤S303：将所述外窗口上的所述多层挡板拆除，其余条件不变，利用光功率计测量日冕仪物镜处杂散光强度I_S2″及利用CCD探测器日冕仪像面处的杂散光强度I_f2″。

7.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述直射光检测配置为拆卸所述外掩体组件及所述内掩体组件并安装所述中性密度减光片组。

8.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述散射杂散光量级Los基于如下计算模型计算得到：

Los=（I_f1′-I_f1）/（K₁-1）/ I_D1

其中，K₁为外掩体衍射增强系数，K₁=I_S1′/I_S1。

9.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述散射杂散光量级Lws基于如下计算模型计算得到：

Lws=（I_f2″-I_f2′）/（K₂-1）/I_D2

其中，K₂为外窗口衍射增强系数，

K₂=[(K₁-1)×I_S2″-K₁×(I_S2′-I_S2)]/(K₁×I_S2-I_S2′)。

10.如权利要求4-9中任意一项所述的检测方法，其特征在于，所述第一入射光束设置为光束面积大于所述外掩体直径且小于所述外窗口的直径，所述第二入射光束设置为光束面积完全覆盖所述外窗口。

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