RU180698U1

RU180698U1 - A device for recording electromagnetic radiation from astronomical objects

Info

Publication number: RU180698U1
Application number: RU2018102203U
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Данилов; Михаил Николаевич Гарин; Виктор Владимирович Свищев
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и касается прибора для регистрации электромагнитного излучения от астрономических объектов. Прибор включает в себя корпус, в котором расположены оптическая система, матричный приемник излучения, блок управления с объемом памяти для хранения индивидуальных характеристик пикселей матричного приемника излучения, калибровочный осветитель, устройство управления и светонепроницаемый затвор. Калибровочный осветитель размещен перед матричным приемником со смещением его оптической оси относительно оптической оси прибора и содержит основную и дублирующую лампы накаливания. Лампы соединены с вилкой, обеспечивающей их подключение к источнику питания с возможностью переключения устройством управления в случае выхода из строя основной лампы на дублирующую. Лампы объединены единым корпусом, который установлен на кронштейне, прикрепленном к корпусу прибора. В едином корпусе выполнены отверстия для откачки воздуха, а на выходе из него установлен коллиматор. Между лампами и коллиматором размещены ослабляющие световой поток светозащитные стекла и матовое стекло, обеспечивающее однородность излучения. Технический результат заключается в увеличении длительности поддержания повышенной точности получаемых изображений. 2 ил.The utility model relates to the field of optical instrumentation and relates to a device for recording electromagnetic radiation from astronomical objects. The device includes a housing in which an optical system, a matrix radiation detector, a control unit with a memory volume for storing individual characteristics of the pixels of the matrix radiation detector, a calibration illuminator, a control device and a lightproof shutter are located. A calibration illuminator is placed in front of the matrix receiver with a shift of its optical axis relative to the optical axis of the device and contains the main and backup incandescent lamps. The lamps are connected to a plug, providing their connection to a power source with the ability to switch the control device in case of failure of the main lamp on the backup. The lamps are united by a single housing, which is mounted on a bracket attached to the housing of the device. Holes for pumping air are made in a single housing, and a collimator is installed at the outlet of it. Between the lamps and the collimator are placed light-attenuating light-shielding glasses and frosted glass, which ensures uniformity of radiation. The technical result consists in increasing the duration of maintaining increased accuracy of the resulting images. 2 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована при создании приборов для регистрации электромагнитного излучения, в частности, спектрографов для получения спектров высокого и низкого разрешения от астрономических объектов (звезд, туманностей, галактик, квазаров, планет Солнечной системы и их спутников, комет) в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитного излучения. В этих приборах в качестве светоприемника используют матричный приемник излучения (ПЗС-матрицу).The proposed utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used to create devices for recording electromagnetic radiation, in particular, spectrographs for obtaining high and low resolution spectra from astronomical objects (stars, nebulae, galaxies, quasars, planets of the solar system and their satellites, comets) in the ultraviolet range of electromagnetic radiation. In these devices, a matrix radiation detector (CCD) is used as a light detector.

Чувствительность матричного приемника излучения различна из-за неоднородностей в процессе его изготовления. Как правило, необходимые параметры матричного приемника излучения определяют путем проведения его лабораторного исследования (патент RU 2315965, публик. 27.01.2008) или путем получения специальных изображений перед началом выполнения научных наблюдений (патент RU 2442109, публик. 10.02.2012), при этом корректировка изображения не требуется. The sensitivity of the matrix radiation detector is different due to inhomogeneities in the manufacturing process. As a rule, the necessary parameters of the matrix radiation detector are determined by conducting its laboratory research (patent RU 2315965, public. 01/27/2008) or by obtaining special images before starting scientific observations (patent RU 2442109, public. 02/10/2012), with the adjustment No image required.

Оптическая система приборов для регистрации электромагнитного излучения от астрономических объектов также вносит неоднородности в получаемое изображение за счет виньетирования, пылинок и т.п. При проведении исследований в течение длительного времени стоит задача корректировки изображения, т.к. применение нескорректированного изображения приведет к появлению существенных систематических ошибок, которые, в конечном счете, снизят точность получения изображений исследуемых астрономических объектов. Для учета неоднородностей используют калибровочные кадры.The optical system of instruments for recording electromagnetic radiation from astronomical objects also introduces inhomogeneities in the resulting image due to vignetting, dust particles, etc. When conducting research for a long time, the task of adjusting the image is the use of an uncorrected image will lead to the appearance of significant systematic errors, which, ultimately, will reduce the accuracy of obtaining images of the studied astronomical objects. To account for heterogeneity using calibration frames.

Известен матричный приемник телевизионной камеры с устройством для компенсации неравномерности видеосигнала (патент RU 1314800, публик. 20.10.1995), который используют в системах астроориентации и астронавигации. Калибровку матричного приемника осуществляют при работе с точечным или локальным объектом путем определения коэффициента коррекции чувствительности каждого калибруемого элемента разложения, запоминая его, чтобы в режиме компенсации сигнал i-го элемента усилить с соответствующим коэффициентом компенсации. Калибровку производят либо с помощью калибровочного осветителя - эталонного источника излучения, либо с помощью информационного светового потока от исследуемого объекта, что приводит к повышению точности компенсации. Устройство для компенсации неравномерности видеосигнала матричного приемника включает устройство перемещения, блок согласования, блок памяти, регистр последовательных приближений, два цифровых коммутатора, три компаратора, датчик кода опорного уровня, аналого-цифровой преобразователь, дискретный измеритель координат, блок умножения и счетчик.Known matrix receiver of a television camera with a device for compensating for uneven video signal (patent RU 1314800, publ. 20.10.1995), which is used in astroorientation and astronavigation systems. Calibration of the matrix receiver is carried out when working with a point or local object by determining the sensitivity correction coefficient of each calibrated decomposition element, remembering it so that in the compensation mode the signal of the i-th element is amplified with the corresponding compensation coefficient. Calibration is carried out either using a calibration illuminator - a reference radiation source, or using the information light flux from the object under study, which leads to an increase in the accuracy of compensation. A device for compensating for uneven video signal of a matrix receiver includes a moving device, a matching unit, a memory unit, a register of successive approximations, two digital switches, three comparators, a reference level code sensor, an analog-to-digital converter, a discrete coordinate meter, a multiplication unit, and a counter.

Известен также прибор для регистрации электромагнитного излучения от астрономических объектов, в частности, спектрограф, предназначенный для астрофизических исследований при анализе спектров звезд (патент RU 2572460, публик. 10.01.2016), в конструкцию которого для калибровки матричного приемника на земле включен калибровочный осветитель и устройство для выравнивания интенсивности линий в спектре калибровки. Свет от калибровочного осветителя разлагают в линейчатый спектр, фокусируют изображение спектра на маске, посредством которой вырезают из спектра определенные длины волн, после оставшийся свет калибровочного осветителя направляют в основной астрономический спектрограф, в котором собственно и производят сравнение спектра исследуемой звезды со спектром калибровки.Also known is a device for recording electromagnetic radiation from astronomical objects, in particular, a spectrograph designed for astrophysical studies in the analysis of star spectra (patent RU 2572460, published 10.01.2016), the design of which includes a calibration illuminator and a device for calibrating the matrix receiver on the ground to align the intensity of the lines in the calibration spectrum. The light from the calibration illuminator is decomposed into a linear spectrum, the image of the spectrum is focused on a mask, by means of which certain wavelengths are cut out of the spectrum, after the remaining light of the calibration illuminator is sent to the main astronomical spectrograph, in which the spectrum of the star under study is compared with the calibration spectrum.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является прибор для регистрации электромагнитного излучения от астрономических объектов, в частности – датчик космического аппарата ориентации по звездам (патент RU 2585179, публик. 27.05.2016). В корпусе датчика установлена оптическая система, через которую осуществляют проецирование изображения звезд на матричный приемник излучения, также размещен калибровочный осветитель для проведения измерений в режимах освещения матричного приемника излучения калибровочным осветителем. В конструкцию также входит блок управления (блок электроники), снабженный вычислительным устройством (микропроцессором) с объемом постоянной памяти, содержащей бортовой каталог навигационных звезд и полученные при калибровки индивидуальные характеристики пикселей матричного приемника излучения. К этим характеристикам относятся темновые (тепловые) токи пикселей и отношение светочувствительности пикселя к среднему (номинальному) значению. Калибровочный осветитель снабжен светонепроницаемым затвором для проведения калибровок в режимах, при которых свет от оптической системы перекрыт светонепроницаемым затвором при помощи устройства управления затвором и осветителем. Для поддержания точности определения ориентации по звездам в эксплуатационном полете регулярно определяют индивидуальные характеристики пикселей матричного приемника излучения и сохраняют их в объеме постоянной памяти датчика. Данные о характеристиках индивидуальных пикселей матричного приемника излучения время от времени обновляют с помощью самого датчика путем проведения измерений. Для измерения коэффициентов чувствительности пикселей матричный приемник излучения освещается однородным потоком излучения от калибровочного осветителя. Для получения однородного потока излучения используют его рассеяние на внутренней поверхности закрытого светонепроницаемого затвора. Затвор состоит из качалки на оси, которая выполнена в виде экранирующего апертуру лепестка с заделанным в качалку, по меньшей мере, одним постоянным магнитом и, по меньшей мере, одного исполнительного соленоида, взаимодействующих с постоянным магнитом качалки таким образом, чтобы при подаче напряжения на соленоид его полярность была противоположна полярности постоянного магнита. Магнит отталкивается от соленоида, и затвор перекрывает апертуру, а при незапитанном соленоиде магнит притягивается к сердечнику соленоида и затвор все время остается «нормально открытым». Важным требованием к затвору является возврат его в открытое положение при сбоях в функционировании датчика (например, при выключении питания). Датчик с открытым, но не работающим затвором будет продолжать функционировать, хотя через некоторое время его точность снизится из-за невозможности проведения летных калибровок. При закрытом затворе датчик функционировать не может.The closest analogue of the claimed utility model is a device for detecting electromagnetic radiation from astronomical objects, in particular, a sensor of a spacecraft for orientation by stars (patent RU 2585179, public. 05.27.2016). An optical system is installed in the sensor housing through which the image of stars is projected onto a matrix radiation detector, and a calibration illuminator is also placed for performing measurements in the lighting regimes of the matrix radiation detector by a calibration illuminator. The design also includes a control unit (electronics unit) equipped with a computing device (microprocessor) with a constant memory volume containing an on-board catalog of navigation stars and the individual pixel characteristics of the matrix radiation receiver obtained during calibration. These characteristics include dark (thermal) pixel currents and the ratio of the photosensitivity of the pixel to the average (nominal) value. The calibration illuminator is equipped with an opaque shutter for performing calibrations in modes in which the light from the optical system is blocked by an opaque shutter using a shutter control device and illuminator. To maintain the accuracy of determining the orientation by the stars in the operational flight, the individual characteristics of the pixels of the matrix radiation detector are regularly determined and stored in the sensor’s permanent memory. Data on the characteristics of the individual pixels of the matrix radiation detector is updated from time to time using the sensor itself by taking measurements. To measure the sensitivity coefficients of pixels, a matrix radiation detector is illuminated by a uniform radiation flux from a calibration illuminator. To obtain a uniform radiation flux, its scattering on the inner surface of the closed light-tight shutter is used. The shutter consists of a rocker on the axis, which is made in the form of an aperture-shielding lobe with at least one permanent magnet embedded in the rocker and at least one actuating solenoid interacting with the permanent magnet of the rocking chair so that when voltage is applied to the solenoid its polarity was the opposite of the polarity of a permanent magnet. The magnet pushes away from the solenoid, and the shutter closes the aperture, and with an unpowered solenoid, the magnet is attracted to the core of the solenoid and the shutter stays “normally open” all the time. An important requirement for the shutter is to return it to the open position in case of malfunctioning of the sensor (for example, when the power is turned off). The sensor with an open but not working shutter will continue to function, although after a while its accuracy will decrease due to the inability to conduct flight calibrations. With the shutter closed, the sensor cannot function.

Недостатком ближайшего аналога является то, что при выходе из строя калибровочного осветителя невозможно проводить дальнейшую калибровку матричного приемника, что снижает точность прибора и уменьшает его ресурс работы. Кроме того, размещение светонепроницаемого затвора между оптической системой и светочувствительной поверхностью матричного приемника и обеспечение равномерности облучения светочувствительной поверхности матричного приемника излучением калибровочного источника за счет рассеяния исходящего потока на внутренней поверхности закрытого затвора накладывает ограничение на конструкции затвора и осветителя, а также на компоновочную схему прибора.A disadvantage of the closest analogue is that when the calibration illuminator fails, it is impossible to carry out further calibration of the matrix receiver, which reduces the accuracy of the device and reduces its service life. In addition, the placement of a light-tight shutter between the optical system and the photosensitive surface of the matrix receiver and ensuring uniform irradiation of the photosensitive surface of the matrix receiver with radiation from a calibration source due to the scattering of the outgoing stream on the inner surface of the closed shutter imposes a restriction on the shutter and illuminator designs and also on the device layout.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение длительности поддержания повышенной точности получаемых изображений.The technical result of the claimed utility model is to increase the duration of maintaining increased accuracy of the resulting images.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в приборе для регистрации электромагнитного излучения от астрономических объектов, включающем корпус, в котором расположены оптическая система, матричный приемник излучения, блок управления с объемом памяти для хранения индивидуальных характеристик пикселей матричного приемника излучения, калибровочный осветитель, обеспечивающий равномерность облучения светочувствительной поверхности матричного приемника при калибровочном режиме, устройство управления калибровочным осветителем и светонепроницаемый затвор, перекрывающий излучение от астрономических объектов при калибровочном режиме, новым является то, что светонепроницаемый затвор расположен перед оптической системой, калибровочный осветитель размещен перед светочувствительной поверхностью матричного приемника со смещением его оптической оси относительно оптической оси прибора и выполнен из двух ламп накаливания – основной и дублирующей, каждая из которых выполнена в кварцевой колбе с вольфрамовой нитью накаливания и вакуумированным объемом, лампы соединены с вилкой, обеспечивающей их подключение к источнику питания, с возможностью переключения устройством управления в случае выхода из строя основной лампы на дублирующую, лампы объединены единым корпусом, который установлен на кронштейне, прикрепленном к корпусу прибора, в едином корпусе выполнены отверстия для откачки воздуха, а на выходе из него установлен коллиматор, при этом между лампами и коллиматором размещены светозащитные стекла, ослабляющие световой поток и матовое стекло, обеспечивающее однородность излучения. The specified technical result is achieved due to the fact that in the device for recording electromagnetic radiation from astronomical objects, including a housing in which the optical system, a matrix radiation detector, a control unit with a memory volume for storing individual characteristics of the pixels of the matrix radiation detector, a calibration illuminator, which provides uniformity of irradiation of the photosensitive surface of the matrix receiver during calibration mode, the control device is calibrated a illuminator and a lightproof shutter that blocks the radiation from astronomical objects during the calibration mode, it is new that the lightproof shutter is located in front of the optical system, the calibration illuminator is placed in front of the photosensitive surface of the matrix receiver with a shift of its optical axis relative to the optical axis of the device and is made of two incandescent lamps - main and backup, each of which is made in a quartz flask with a tungsten filament and evacuated volume ohm, the lamps are connected to a plug that allows them to be connected to a power source, with the ability to switch the control device in case of failure of the main lamp to a backup one, the lamps are combined in a single housing that is mounted on an arm attached to the housing of the device, holes are made in a single housing for air pumping, and a collimator is installed at the outlet, while between the lamps and the collimator there are light shields that attenuate the light flux and frosted glass, which ensures uniformity of radiation tions.

Размещение светонепроницаемого затвора перед оптической системой, позволяет исключить попадание отражающего излучения от элементов прибора на светочувствительную поверхность ПЗС-детектора, что обеспечивает точность получаемого изображения. Дополнительно такое размещение позволяет оптимизировать компоновку прибора.Placing a light-tight shutter in front of the optical system eliminates the reflection of radiation from the elements of the device on the photosensitive surface of the CCD detector, which ensures the accuracy of the image. Additionally, this arrangement allows you to optimize the layout of the device.

Размещение калибровочного осветителя непосредственно перед светочувствительной поверхностью матричного приемника со смещением его оптической оси относительно оптической оси прибора позволяет получить более однородную засветку светочувствительной поверхности ПЗС-детектора.Placing a calibration illuminator directly in front of the photosensitive surface of the matrix receiver with a shift in its optical axis relative to the optical axis of the device allows a more uniform illumination of the photosensitive surface of the CCD detector.

Выполнение калибровочного осветителя из двух ламп накаливания – основной и дублирующей позволяет увеличить срок службы осветителя и продлить повышенную точность обработки спектров. The implementation of the calibration illuminator from two incandescent lamps - the main and the backup one allows to increase the life of the illuminator and extend the increased accuracy of the processing of the spectra.

Выполнение ламп в кварцевой колбе с вольфрамовой нитью накаливания и вакуумированным объемом позволяет исключить наводки, возникающие в следствии воздействия радиационных поле (эффект тлеющего разряда). The implementation of lamps in a quartz bulb with a tungsten filament and evacuated volume eliminates interference arising from exposure to a radiation field (glow discharge effect).

Лампы соединены с вилкой, обеспечивающей их подключение к источнику питания, с возможностью переключения устройством управления в случае выхода из строя основной лампы на дублирующую, позволяет исключить промежуточные элементы соединения, обеспечивая надежность работы. The lamps are connected to a plug that allows them to be connected to a power source, with the ability to switch the control device in the event of a failure of the main lamp to a backup one, which eliminates intermediate elements of the connection, ensuring reliable operation.

Объединение ламп единым корпусом позволяет использовать единую систему линз для получения однородности излучения.The combination of lamps in a single housing allows the use of a single lens system to obtain uniformity of radiation.

Установка корпуса на кронштейне, прикрепленном к корпусу прибора, позволяет разместить осветитель внутри корпуса прибора в непосредственной близости от светочувствительной поверхности ПЗС-детектора, вне его оптической оси.The installation of the housing on the bracket attached to the housing of the device allows you to place the illuminator inside the housing of the device in the immediate vicinity of the photosensitive surface of the CCD detector, outside its optical axis.

Выполнение в корпусе осветителя, отверстий для откачки воздуха позволяет провести дегазацию осветителя для исключения влияния газов на получаемое изображение.The implementation in the body of the illuminator, holes for pumping air allows degassing of the illuminator to eliminate the effect of gases on the resulting image.

Установка на выходе корпуса осветителя коллиматора позволяет обеспечить точность наводки излучения на светочувствительную поверхность ПЗС-детектора.The installation of a collimator illuminator at the output of the casing makes it possible to ensure the accuracy of radiation aiming at the photosensitive surface of the CCD detector.

Размещение между лампами и коллиматором светозащитных стекол позволяет ослабить световой поток для обеспечения требуемых режимов засветки.Placing light-shielding glasses between the lamps and the collimator allows weakening the luminous flux to provide the required illumination conditions.

Применение матового стекла, обеспечивающего однородность излучения, позволяет получать кадры плоского поля, которые используются как индивидуальные характеристики пикселей ПЗС-детектора. The use of frosted glass, which ensures uniformity of radiation, allows to obtain flat field frames that are used as individual characteristics of the pixels of a CCD detector.

На Фиг. 1 представлена схема засветки светочувствительной поверхности матричного приемника излучения, который входит в конструкцию прибора для регистрации электромагнитного излучения от астрономических объектов, на фиг.2 – калибровочный осветитель светочувствительной поверхности матричного приемника, где: In FIG. 1 is a diagram of the illumination of the photosensitive surface of the matrix radiation receiver, which is included in the design of the device for recording electromagnetic radiation from astronomical objects, FIG. 2 is a calibration illuminator of the photosensitive surface of the matrix receiver, where:

1 –щель спектрографа;1 — spectrograph slit;

2 – светонепроницаемый затвор электромеханический (ЗЭМ);2 - electromechanical lightproof shutter (ZEM);

3 – калибровочный осветитель;3 - calibration illuminator;

4 – ПЗС-детектор;4 - CCD detector;

5 – объем постоянной памяти, содержащий бортовой каталог калибровочных кадров;5 - the amount of read-only memory containing the on-board catalog of calibration frames;

6 – микропроцессор;6 - microprocessor;

7 – дополнительный объем постоянной памяти, содержащей характеристики индивидуальных пикселей ПЗС-детектора;7 - an additional amount of read-only memory containing the characteristics of the individual pixels of the CCD detector;

8 – корпус осветителя;8 - illuminator body;

9 – вилка;9 - fork;

10 – кронштейн;10 - bracket;

11 – лампа накаливания;11 - incandescent lamp;

12 – фланец;12 - a flange;

13 – стекло светозащитное;13 - light-protective glass;

14 – прокладка;14 - a lining;

15 – стекло матовое;15 - frosted glass;

16 – кольцо пружинное;16 - spring ring;

17 – кольцо резьбовое;17 - threaded ring;

18 – коллиматор.18 - collimator.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить один из спектрографов, входящих в блок спектрографов (БС) для получения спектров высокого разрешения и спектров низкого разрешения с длинной щелью от наблюдаемых космических объектов в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитного излучения (УФ-спектрографы). Спектрограф включает корпус, с расположенными в нем оптической системой, в которую через щель проходит излучение от наблюдаемого объекта, матричным приемником излучения, в который входит ПЗС-детектор, блоком управления, снабженным микропроцессором, объем постоянной памяти которого содержит бортовой каталог калибровочных кадров, а дополнительный объем - индивидуальные характеристики пикселей ПЗС-детектора, калибровочным осветителем, обеспечивающим равномерность облучения светочувствительной поверхности ПЗС-детектора при калибровочном режиме, устройством управления калибровочным осветителем и светонепроницаемым затвором, перекрывающим излучение от наблюдаемых объектов при калибровочном режиме. В качестве светонепроницаемого затвора используют электромеханический затвор (ЗЭМ), который расположен перед оптической системой. Калибровочный осветитель размещен перед светочувствительной поверхностью ПЗС-детектора со смещением его оптической оси относительно оптической оси спектрографа и выполнен из двух ламп накаливания – основной и дублирующей, каждая из которых выполнена в кварцевой колбе с вольфрамовой нитью накаливания и вакуумированным объемом. Лампы размещены в едином корпусе (корпус осветителя) и соединены с вилкой, обеспечивающей их подключение к источнику питания, с возможностью переключения устройством управления в случае выхода из строя основной лампы на дублирующую. Выводы ламп подпаиваются проводами к контактам вилки и закрепляются на фланце. Свет от работающей лампы проходит через два светозащитных стекла и матовое стекло, установленных в корпусе через прокладки и поджатые резьбовым кольцом через пружинное кольцо. На выходе светового потока стоит коллиматор. Для работы в условиях вакуума необходима откачка воздуха (проведение дегазации) осветителя. Для этого стекла и прокладки сделаны с радиальными зазорами для пропуска воздуха, а в корпусе и деталях крепления ламп сделаны отверстия. В буртике корпуса осветителя, в который упирается одно из светозащитных стекол, сделаны с той же целью пазы. Корпус осветителя установлен на кронштейне, прикрепленном к корпусу спектрографа. An example of a specific implementation of the claimed device can serve as one of the spectrographs included in the spectrographs (BS) for obtaining high-resolution spectra and low-resolution spectra with a long gap from observed space objects in the ultraviolet range of electromagnetic radiation (UV spectrographs). The spectrograph includes a housing, with an optical system located in it, into which radiation from the observed object passes through the slit, a radiation matrix detector, which includes a CCD detector, a control unit equipped with a microprocessor, whose permanent memory contains an on-board catalog of calibration frames, and an additional volume - individual characteristics of the pixels of the CCD detector, a calibration illuminator, ensuring uniformity of irradiation of the photosensitive surface of the CCD detector in calibres full-time mode, the control device of the calibration illuminator and a lightproof shutter that blocks the radiation from the observed objects during the calibration mode. An electromechanical shutter (ZEM), which is located in front of the optical system, is used as a lightproof shutter. A calibration illuminator is placed in front of the photosensitive surface of the CCD detector with a shift of its optical axis relative to the optical axis of the spectrograph and is made of two incandescent lamps - the main and the backup, each of which is made in a quartz bulb with a tungsten filament and a vacuum volume. The lamps are located in a single housing (illuminator housing) and are connected to a plug that provides their connection to a power source, with the ability to switch the control device in case of failure of the main lamp to a backup one. The lamp leads are soldered with wires to the plug contacts and fixed on the flange. The light from a working lamp passes through two light-shielding glasses and a frosted glass installed in the housing through gaskets and drawn in by a threaded ring through a spring ring. At the light output, there is a collimator. To work in a vacuum environment, air pumping (degassing) of the illuminator is necessary. For this, glass and gaskets are made with radial clearances for air passage, and holes are made in the housing and lamp mounting parts. In the flange of the illuminator body, into which one of the light-shielding glasses rests, grooves are made for the same purpose. The illuminator housing is mounted on a bracket attached to the spectrograph housing.

Работа заявляемого прибора осуществляется следующим образом.The operation of the claimed device is as follows.

При настройке ПЗС-детектора 4 на земле определяют индивидуальные характеристики пикселей ПЗС-детектора 4, которые представляют собой чувствительность, темновой ток в пикселях, коэффициент усиления, шум считывания и др. Вариации чувствительности пикселей ПЗС-детектора 4 условно можно назвать «высокочастотным кадром плоского поля». Для получения данного типа кадров плоского поля необходима относительно равномерная засветка светочувствительной поверхности ПЗС-детектора 4. Для этих целей в конструкцию введен калибровочный осветитель. Наземные кадры плоского поля вносят в объем постоянной памяти 5 микропроцессора 6, формируя бортовой каталог калибровочных кадров.When setting up the CCD detector 4 on the ground, individual characteristics of the pixels of the CCD detector 4 are determined, which are the sensitivity, dark current in pixels, gain, read noise, etc. Variations in the sensitivity of the pixels of the CCD detector 4 can conditionally be called a “high-frequency frame of a flat field ". To obtain this type of flat field frames, relatively uniform illumination of the photosensitive surface of the CCD detector 4 is necessary. For these purposes, a calibration illuminator is introduced into the design. Ground-based frames of a flat field are added to the volume of read-only memory 5 of microprocessor 6, forming an on-board catalog of calibration frames.

В полете излучение от наблюдаемого объекта через щель 1 спектрографа и открытый ЗЭМ 2 попадает на светочувствительную поверхность ПЗС-детектора 4. В результате чего с помощью блока управления получают спектр наблюдаемого объекта, применяя методику коррекции изображений спектров, полученных на ПЗС-детекторе 4 при проведении сеансов наблюдений космических объектов. Используя кадры плоского поля из бортового каталога калибровочных кадров, хранящихся в объеме постоянной памяти 5 микропроцессора 6, осуществляют корректировку спектра. В длительном полете для повышения и длительного поддержания точности обработки спектров в области ближнего и дальнего ультрафиолета необходимо получать новые индивидуальные характеристики пикселей ПЗС-матрицы 4, для чего осуществляют корректировку кадров плоского поля с сохранением их в дополнительном объеме постоянной памяти 7. Для этого осуществляют засветку светочувствительной поверхности ПЗС-детектора 4 , при этом излучение от наблюдаемого объекта перекрывает ЗЭМ 2. Засветку светочувствительной поверхности ПЗС-детектора 4 осуществляют в следующих режимах: In flight, the radiation from the observed object through the slit 1 of the spectrograph and the open ZEM 2 falls on the photosensitive surface of the CCD detector 4. As a result, the spectrum of the observed object is obtained using the control unit using the correction technique for the image spectra obtained on the CCD detector 4 during the sessions observations of space objects. Using flat field frames from the on-board catalog of calibration frames stored in the volume of read-only memory 5 of microprocessor 6, the spectrum is adjusted. In a long flight, in order to increase and maintain the accuracy of the spectral processing in the near and far ultraviolet region, it is necessary to obtain new individual pixel characteristics of the CCD matrix 4, for which they adjust the flat field frames while preserving them in an additional permanent memory 7. For this, the photosensitive surface of the CCD detector 4, while the radiation from the observed object overlaps the ZEM 2. The illumination of the photosensitive surface of the CCD detector 4 is They are in the following modes:

- засветка на уровне 10 фотоэлектрон/ пиксель перед началом экспозиции для заполнения ловушек заряда ПЗС-детектора и улучшения коэффициента переноса заряда;- illumination at the level of 10 photoelectron / pixel before the start of the exposure to fill the charge traps of the CCD detector and improve the charge transfer coefficient;

- засветка на уровне 8000 фотоэлектрон/ пиксель предназначена для получения калибровочных кадров плоского поля высокочастотной составляющей.- illumination at the level of 8000 photoelectron / pixel is intended for obtaining calibration frames of a flat field of a high-frequency component.

В применяемом калибровочном осветителе использованы лампы накаливания 11 относительно большой мощности. Ослабление светового потока до величин 10 и 8000 фотоэлектрон/пиксель и обеспечение равномерности засветки достигается использованием светозащитных стекол 13, матового стекла 15, коллиматора 18 и подбором времени засветки. Поскольку осветитель выполнен с двумя лампами накаливания 11- основной и дублирующей, то в случае выхода из строя основной лампы устройство управления обеспечит переключение на дублирующую. Кадры плоского поля время от времени обновляют.In the used calibration illuminator, incandescent lamps 11 of relatively high power were used. The attenuation of the luminous flux to 10 and 8000 photoelectron / pixel and ensuring uniformity of illumination is achieved using light-shielding glasses 13, frosted glass 15, a collimator 18 and the selection of the exposure time. Since the illuminator is made with two incandescent lamps 11 - the main and the backup, then in case of failure of the main lamp, the control device will switch to the backup. Flat field frames are updated from time to time.

Таким образом, использование заявляемой конструкции позволит обеспечить длительное функционирование прибора в условиях космоса и точность обработки получаемых изображений. По заявляемой конструкции были выпущено КД, планируется изготовление макета для конструкторско-доводочных испытаний.Thus, the use of the claimed design will ensure the long-term operation of the device in space and the accuracy of processing of the resulting images. According to the claimed design, the design documentation was issued; it is planned to manufacture a model for design and development tests.

Claims

A device for registering electromagnetic radiation from astronomical objects, including a housing in which the optical system, a matrix radiation detector, a control unit with a memory volume for storing individual characteristics of the pixels of the matrix radiation detector, a calibration illuminator, ensuring uniform irradiation of the photosensitive surface of the matrix receiver during calibration mode, control device for the calibration illuminator and a lightproof shutter blocking the emitted different from astronomical objects in the calibration mode, characterized in that the light-tight shutter is located in front of the optical system, the calibration illuminator is placed in front of the photosensitive surface of the matrix receiver with a shift of its optical axis relative to the optical axis of the device and is made of two incandescent lamps - the main and the backup, each of which made in a quartz bulb with a tungsten filament and evacuated volume, the lamps are connected to a plug, providing their connection to the source power supply, with the ability to switch the control device in the event of a failure of the main lamp to a backup one, the lamps are combined in a single housing that is mounted on an arm attached to the device’s body, openings for air evacuation are made in a single housing, and a collimator is installed at the output of it, between the lamps and the collimator placed light-shielding glass, weakening the luminous flux and frosted glass, ensuring uniformity of radiation.