衍射口径Σ法向矢量η之间的夹角；
[0035] Ρ。为衍射场点坐标；
[0036] s为衍射面微元；
[0037] 根据公式1. 1分别计算圆形口径、方形口径及U型口径的外窗口的衍射光强情况， 图8为上述三种口径的外窗口衍射光强模拟图。其中方形口径的宽度及圆形口径的直径均 为440mm，参见图8,此时圆形口径、方形口径、U型口径的衍射光强分别为入射光强的10 4 量级、10 6量级和10 7量级，考虑到实际实验的窗口边缘加工不够锋利及灰尘等的影响，U型 口径比圆形口径衍射光强低1~2个数量级。
[0038] 外掩体1的下端通过支架固定于外窗口 2的上方，外掩体1设置于光路光轴上，遮 掩太阳直射光进入至光学系统。
[0039] 方形结构在外窗口 2与拒热镜4之间部位的上端采用敞开的开放式结构，以拒热 镜4为界限，拒热镜4左侧的方形结构为上端敞开的开放式结构，拒热镜4右侧的方形结构 为上端闭合的闭合式结构，即方形结构整体为半开放式方形结构。半开放式结构的一侧安 装防护门3,防护门3可打开或闭合方形结构的半开放式结构。采用半开放式结构可将该日 冕仪装置的体积缩减一半，重量减轻1/3,大大降低卫星的运载能力和体积要求。
[0040] 拒热镜4设置于外窗口 2与内掩体吸光槽5之间，拒热镜4采用方形中凹结构反 射镜，且中凹结构的凹面朝向外窗口 2-侧。拒热镜4相对于方形结构呈10°~45°倾斜 放置，30°为最佳，即拒热镜4下端相对于拒热镜上端向外窗口 2 -侧偏移。由散射理论可 知，散热光强随散射角增大而减小，因此散热镜反射的光线应尽可能避开外掩体以及外窗 口，以增大散射角。参见图2,拒热镜4的中凹反射结构可将入射的太阳直射光聚焦于该日 冕仪装置半开放式结构的上方中心位置，即将入射的太阳直射光聚焦于方形结构半开放结 构的外部，远离外掩体以及外窗口，降低拒热镜4表面散热杂散光的影响。通过控制拒热镜 4相对于结构的倾斜角度和中凹结构的中凹度可改变拒热镜4反射聚焦点的位置。此外，拒 热镜的表面采用超光滑处理，以抑制拒热镜表面产生的部分散射杂散光。
[0041] 参见图1、图5和图6,内掩体吸光槽采用半椭圆形结构，内掩体吸光槽内壁涂消光 漆，内掩体吸光槽上表面与方形结构的闭合式结构固定，内掩体吸光槽的光路光轴位置设 置内掩体12。参见图7,内掩体12采用椭圆形反射镜，内掩体12设置于光路光轴上，内掩 体12位于外掩体经过物镜组11的成像位置，即内掩体12位于外掩体1对于物镜组11的 共辄位置，将外掩体衍射光10反射至内掩体吸光槽5中吸收消除，图4为外掩体1与内掩 体12的共辄图。
[0042] 由于日冕光比太阳直射光弱得多，其距离太阳的增加，光强由10 6量级降低至 10 14量级，由此使得太阳直射光照射外掩体边缘产生的衍射光10仍然比日冕光强很多，因 此必须进行抑制，以降低干扰。抑制方法如下：将内掩体12的尺寸略大于外掩体成像的尺 寸，通过内掩体12将外掩体1边缘的衍射光10进行遮拦。但通过遮拦仅将外掩体1边缘 的衍射光10部分吸收掉，为实现上述衍射光10的全部吸收，如图6和图7,内掩体12采用 倾斜放置的椭圆面，椭圆长轴长4. 24mm，短轴长3mm，内掩体椭圆形反射镜平面与光路光轴 之间呈125°~130°夹角，其夹角如图6中的A角所示，且内掩体12椭圆形反射镜平面与 光路光轴之间呈127°夹角为最佳，可将衍射光10在内掩体吸光槽5内多次反射直至完全 被内掩体吸光槽5吸收掉。
[0043] 本发明的工作原理为：
[0044] 太阳直射光8从方形结构的外窗口 2照射进入该日冕仪装置，太阳直射光8照射 物镜组11的部分被外掩体1遮拦，进入至该日冕仪装置的太阳直射光8内拒热镜4反射聚 焦于方形结构半开放结构的外部，内掩体12将外掩体1边缘的衍射光10进行遮拦，并通过 内掩体吸光槽5将衍射光10在内掩体吸光槽5内多次反射直至完全吸收，日冕光9倾斜入 射至该日冕仪装置的成像系统6到达C⑶相机7像面。
【主权项】
1. 半开放式全周向大视场日冕仪装置，该日冕仪装置从左至右依次包括外掩体（1 )、 外窗口（2)、拒热镜（4)、内掩体（12)、内掩体吸光槽（5)、成像系统（6)和C⑶相机（7)，外掩 体（1)和内掩体（12)设置于光路光轴上，内掩体（12)位于外掩体经过物镜组（11)的成像 位置，其特征在于：该日冕仪装置整体呈半开放式方形结构，拒热镜（4)采用方形中凹结构 反射镜，中凹结构的凹面朝向外窗口（2) -侧；拒热镜采用倾斜方式放置，拒热镜（4)下端 相对于拒热镜上端向外窗口（2) -侧偏移，拒热镜（4)将入射的太阳直射光聚焦于半开放 式方形结构的外部。2. 根据权利要求1所述的半开放式全周向大视场日冕仪装置，其特征在于：所述半开 放式方形结构共包括开放式结构和闭合式结构两部分，以拒热镜（4)为界限，拒热镜（4)左 侧的方形结构为上端敞开的开放式结构，拒热镜（4)右侧的方形结构为上端闭合的闭合式 结构，方形结构整体为半开放式结构。3. 根据权利要求1所述的半开放式全周向大视场日冕仪装置，其特征在于：所述外窗 口（2)设置于方形结构的左侧，外窗口（2)呈上端开口的U型口径，太阳直射光从外窗口（2) 的左侧射入光学系统。4. 根据权利要求1或2所述的半开放式全周向大视场日冕仪装置，其特征在于：所述 半开放式结构的一侧安装防护门（3)，防护门（3)可打开或闭合方形结构的半开放式结构。5. 根据权利要求1所述的半开放式全周向大视场日冕仪装置，其特征在于：所述内掩 体（12)的尺寸略大于外掩体成像的尺寸，内掩体（12)采用倾斜放置，内掩体椭圆形反射镜 平面与光路光轴之间呈125°~130°夹角。6. 所述根据权利要求1所述的半开放式全周向大视场日冕仪装置，其特征在于：所述 内掩体吸光槽（5)内壁涂消光漆，内掩体吸光槽（5)上表面与方形结构的闭合式结构固定。
【专利摘要】本发明涉及一种半开放式全周向大视场日冕仪装置，该日冕仪装置从左至右依次包括外掩体、外窗口、拒热镜、内掩体、内掩体吸光槽、成像系统和CCD相机，外掩体和内掩体设置于光路光轴上，内掩体位于外掩体经过物镜组的成像位置，该日冕仪装置整体呈半开放式方形结构，减小体积与重量；拒热镜采用方形中凹结构反射镜，中凹结构的凹面朝向外窗口一侧；拒热镜采用倾斜方式放置，拒热镜下端相对于拒热镜上端向外窗口一侧偏移，拒热镜将入射的太阳直射光聚焦于半开放式方形结构外部，降低拒热镜表面的散射杂散光影响。
【IPC分类】G02B27/02
【公开号】CN105388617
【申请号】CN201510999897
【发明人】孙明哲, 张红鑫, 夏利东, 刘维新, 卜和阳
【申请人】山东大学（威海）, 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月28日