一種太陽磁場偏振測量儀器的制造方法
【專利摘要】一種太陽磁場偏振測量儀器，包括望遠鏡接口、監視CCD、準直鏡、濾光片、FLC1、FLC2、消色差波片、薩伐板1、薩伐板2、成像鏡、平面反射鏡和光譜儀，在望遠鏡焦面處大部分太陽像的光線反射到側面的監視CCD，目標區域像的光線通過第一焦點反射光闌的小孔后進入后續光路進行偏振分析，在望遠鏡焦面處采用45°放置的銅制鍍鉻并拋光的第一焦點反射光闌。在望遠鏡焦面處，垂直于主光路的兩側設置兩個散熱風扇，在目標區域像的光線分為兩束的位置采用六自由度共空間調節機構，對光線進行六自由度的調節。在監視光路里加入了一個45°放置的反射型中性監視光路減光片。儀器整體結構件采用硬鋁材料制成。
【專利說明】一種太陽磁場偏振測量儀器
[0001]【技術領域】:本發明涉及一種太陽磁場偏振測量儀器。
[0002]【背景技術】:太陽中低層大氣(色球、光球和過渡區)磁場、視向速度場等物理量的信息是太陽物理學家關心的內容，尤其是大多數太陽物理學家希望得到不同大氣層次物理量的信息，這樣能更詳細追蹤這些物理量隨高度的變化，使磁場外推得到的結果更確定，并且希望用更多的譜線內采樣點因此更高的光譜分辨率使反演的結果更準確。進而揭示太陽活動產生的物理機制，發現與磁場密切聯系的太陽大氣中快速變化的周期性和非周期性現象，對與磁場和動力學相關的關鍵物理量分層結構進行高時間分辨率和高精度的觀測，以弄清與磁場相關的電流螺度、電流密度和玻印亭矢量的完整確定和磁場測量方位角180度不確定性等問題的原因，有助于進行空間天氣監測、災害性空間天氣預報和預警。
[0003]但是，形成于太陽大氣中不同層次的磁敏譜線特別是色球磁敏譜線的分布在太陽光譜中是不集中的。如形成于色球高層和過渡區的HeI1083nm和形成于色球中低層的CaI 1849.8nm, 854.2nm和866.8nm之間相差200nm,另外著名的形成于低色球的磁敏譜線中性鎂三線MgI516.8nm，517.2nm和518.4nm又和電離鈣三線如854.2nm譜線相差了約320nm。不同偏振分析器雖然能讓用戶自由選擇譜線，但是經常調換偏振分析器則無法實現高精度偏振測量。
[0004]為了解決這一問題，設計了帶有微透鏡陣列的光纖光譜儀，將該儀器連接在導引望遠鏡上即可。現有的偏振光纖光譜儀的光路見圖1，引導望遠鏡的來光經過準直鏡、濾光片、FLCU FLC2、消色差波片后，由薩伐板1、薩伐板2進行分光，再由成像鏡匯聚，經平面反射鏡反射后在帶有微透鏡的光纖陣列上成像，并由光纖將光線傳輸到光譜儀。
[0005]然而該儀器需要解決的問題有:第一焦面的熱量集中問題、由于熱量集中產生的像質遭破壞問題、光纖視場的共空間問題、焦面像監視光路的熱量集中帶來的CCD損壞問題等。
【發明內容】
[0006]針對上述現有技術中的不足，本發明公開了一種太陽磁場偏振測量儀器。
[0007]本發明采用下述技術方案:
[0008]一種太陽磁場偏振測量儀器，包括望遠鏡接口、監視(XD、準直鏡、濾光片、FLCUFLC2、消色差波片、薩伐板1、薩伐板2、成像鏡、平面反射鏡和光譜儀，在望遠鏡焦面處大部分太陽像的光線反射到側面的監視CCD，目標區域像的光線通過第一焦點反射光闌的小孔后依次經準直鏡、濾光片、FLC1、FLC2，然后經消色差波片進行處理后，依次進入薩伐板1、薩伐板2，隨后目標區域像的光線經成像鏡后由平面反射鏡反射為兩束，該兩束光線分別由光纖導入光譜儀進行分析，在望遠鏡焦面處采用45°放置銅制鍍鉻并拋光的第一焦點反射光闌6。
[0009]優選地，在望遠鏡焦面處，垂直于主光路的兩側設置兩個散熱風扇，在目標區域像的光線分為兩束的位置采用六自由度共空間調節機構4，對光線進行六自由度的調節，實現兩束光分別在光纖陣列上的圖像的匹配。在監視光路里加入了一個45°放置的反射型中性監視光路減光片，減弱光能量以保護監視(XD。為減輕整體的重量，儀器整體結構件采用硬鋁材料制成。
[0010]優選地，FLC1、FLC2均為帶有電線的光學器件，可通過加電控制FLC1、FLC2的通光特性；FLC鏡室上設計了內部過線槽以及出線口，FLC1、FLC2的引線均經過線槽和出線口再通過偏振分析器鏡體內部的環形槽以及出線孔通向鏡體外部，而且可以通過偏振分析器鏡體上的調整孔撥動FLC1、FLC2鏡體上的小孔來調節其旋轉，以達到調整儀器性能的目的。
[0011]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0012]圖1是太陽磁場偏振測量儀器光路示意圖；
[0013]圖2是本發明太陽磁場偏振測量儀器的外觀示意圖；
[0014]圖3是圖2的剖面圖；
[0015]圖4是偏振器部分結構剖面圖；
[0016]圖5是圖4的部分結構示意圖；
[0017]圖6是FLC組合體的示意圖；
[0018]【具體實施方式】:
[0019]現結合附圖將本發明做進一步的說明。
[0020]參見圖1所示，該太陽磁場偏振測量儀器中在望遠鏡焦面(第一焦點)處大部分太陽像的光線反射到側面的監視CCD，僅允許目標區域像的光線通過第一焦點反射光闌的小孔進入后續光路以便進行偏振分析。在后續光路中，目標區域像的光線依次經準直鏡、濾光片、FLC1、FLC2，然后經消色差波片后，依次進入薩伐板1、薩伐板2，薩伐板1、薩伐板2之間設置有LCVR，目標區域像的光線經薩伐板1、薩伐板2后分為兩束，經成像鏡后由平面反射鏡反射為兩個相反方向光束e光、ο光,最后分別由光纖導入光譜儀進行分析。
[0021]圖4所示為偏振器部分結構剖面圖。其中，I為偏振器殼體，201為電透鏡壓圈，202為電透鏡，203為電透鏡鏡室,3為消色差波片,4為壓圈,5為消色差波片鏡室,601為偏振鏡前擋板，602為電濾光片壓圈,603為電濾光片,604為上擋板,605為偏振鏡,606為下檔板，607為后擋板。
[0022]圖5為圖4的部分結構示意圖，圖中，601是固定LCVR用的壓圈，602是LCVR，603是ill擋板，604是上擋板，605是薩伐板，606是下檔板，607是后擋板。其中，如擋板603、上擋板604、下檔板606、后擋板607用螺釘連接固定成一體。LCVR用壓圈固定在前擋板上,薩伐板安裝在下檔板上，前擋板和后擋板是圓盤形。該部件稱為薩伐板組合體，整體安裝在儀器內部。
[0023]圖6為FLC組合體的示意圖，其中I為FLC鏡室，2為FLC，3為FLC壓圈。FLC是帶有電線的光學器件，可以通過加電控制該元件的通光特性。FLC鏡室上設計了內部過線槽以及出線口，FLC的引線經過線槽和出線口再通過偏振分析器鏡體內部的環形槽以及出線孔通向鏡體外部，而且可以通過偏振分析器鏡體上的調整孔撥動FLC鏡體上的小孔來調節FLC的旋轉，以達到調整儀器性能的目的。在調整的過程中電線不會影響調整動作。
[0024]現有的太陽磁場偏振測量儀的缺陷在于:第一焦面的熱量過于集中導致像質遭到破壞、光纖視場的共空間問題沒有得到有效解決、焦面像監視光路的熱量集中對監視CCD造成損壞。
[0025]為了解決上述技術問題，本發明太陽磁場偏振測量儀器采取了如下方案:由望遠鏡接口 I進入的光線在望遠鏡焦面(第一焦點)處采用45°放置的銅制鍍鉻并拋光的第一焦點反射光闌6將大部分太陽像的光線反射到側面，僅允許目標區域像的光線通過該反射光闌的小孔進入后續光路以便進行偏振分析。采用銅作為反射光闌的材料是因為銅具有良好的導熱性，可以快速的將光闌吸收的熱量均勻開來并進一步通過熱傳導和邊界對流將熱
量散出去。
[0026]在第一焦點處，垂直于主光路的兩側設置兩個散熱風扇5，通過強制通風的方式將光闌上的熱量帶走，同時也將由于太陽光的匯聚被加熱的空氣帶走，保持光闌處的空氣溫度不發生大的變化，從而保持后續光路的像質不產生大的破壞；
[0027]為解決共空間問題，采用六自由度共空間調節機構4，可對光線進行六自由度的調節，實現OE光和EO光在光纖陣列上的圖像的匹配；
[0028]第一焦點監視光路CXD的作用是確認觀測的目標，被觀測的目標的像通過了光闌中間的小孔進入偏振分析光路被測量，其余的被第一焦點反射光闌6反射進入監視光路。這部分光線被重新準直并成像在監視光路3的CXD上，如果不做任何處理，光能量太過密集將使C⑶被燒壞。因此在監視光路里加入了一個45°放置的反射型中性監視光路減光片2，減弱光能量以保護監視CXD。
[0029]儀器整體結構件采用硬鋁材料制成，減輕了整體的重量，同時也保證了結構的穩固。
[0030]以上所述僅為本發明的較佳實施方式而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種太陽磁場偏振測量儀器，包括望遠鏡接口、監視(XD、準直鏡、濾光片、FLC1、FLC2、消色差波片、薩伐板1、薩伐板2、成像鏡、平面反射鏡和光譜儀，在望遠鏡焦面處大部分太陽像的光線反射到側面的監視CCD，目標區域像的光線通過第一焦點反射光闌的小孔后依次經準直鏡、濾光片、FLC1、FLC2，然后經消色差波片進行處理后，依次進入薩伐板1、薩伐板2，隨后目標區域像的光線經成像鏡后由平面反射鏡反射為兩束，該兩束光線分別由光纖導入光譜儀進行分析，其特征在于:在望遠鏡焦面處采用45°放置的銅制鍍鉻并拋光的第一焦點反射光闌。
2.根據權利要求1所述的太陽磁場偏振測量儀器，其特征在于，在望遠鏡焦面處，垂直于主光路的兩側設置兩個散熱風扇。
3.根據權利要求1或2所述的太陽磁場偏振測量儀器，其特征在于，在目標區域像的光線分為兩束的位置采用六自由度共空間調節機構，對光線進行六自由度的調節，實現兩束光分別在光纖陣列上的圖像的匹配。
4.根據權利要求1或2所述的太陽磁場偏振測量儀器，其特征在于，在監視光路里加入了一個45°放置的反射型中性監視光路減光片，減弱光能量以保護監視(XD。
5.根據權利要求3所述的太陽磁場偏振測量儀器，其特征在于，在監視光路里加入了一個45°放置的反射型中性監視光路減光片，減弱光能量以保護監視(XD。
6.根據權利要求1所述的太陽磁場偏振測量儀器，其特征在于，儀器整體結構件采用硬鋁材料制成。
7.根據權利要求1所述的太陽磁場偏振測量儀器，其特征在于:FLC1、FLC2均為帶有電線的光學器件，可通過加電控制FLC1、FLC2的通光特性；FLC鏡室上設計了內部過線槽以及出線口，FLC1、FLC2的引線均經過線槽和出線口再通過偏振分析器鏡體內部的環形槽以及出線孔通向鏡體外部，而且可以通過偏振分析器鏡體上的調整孔撥動FLC1、FLC2鏡體上的小孔來調節其旋轉，以達到調整儀器性能的目的。
【文檔編號】G01R33/032GK203673052SQ201320703671
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】程向明, 鄧林華, 敦廣濤 申請人:中國科學院云南天文臺