一种太阳磁场偏振测量仪器的制造方法
【专利摘要】一种太阳磁场偏振测量仪器，包括望远镜接口、监视CCD、准直镜、滤光片、FLC1、FLC2、消色差波片、萨伐板1、萨伐板2、成像镜、平面反射镜和光谱仪，在望远镜焦面处大部分太阳像的光线反射到侧面的监视CCD，目标区域像的光线通过第一焦点反射光阑的小孔后进入后续光路进行偏振分析，在望远镜焦面处采用45°放置的铜制镀铬并抛光的第一焦点反射光阑。在望远镜焦面处，垂直于主光路的两侧设置两个散热风扇，在目标区域像的光线分为两束的位置采用六自由度共空间调节机构，对光线进行六自由度的调节。在监视光路里加入了一个45°放置的反射型中性监视光路减光片。仪器整体结构件采用硬铝材料制成。
【专利说明】一种太阳磁场偏振测量仪器
[0001]【技术领域】:本发明涉及一种太阳磁场偏振测量仪器。
[0002]【背景技术】:太阳中低层大气(色球、光球和过渡区)磁场、视向速度场等物理量的信息是太阳物理学家关心的内容，尤其是大多数太阳物理学家希望得到不同大气层次物理量的信息，这样能更详细追踪这些物理量随高度的变化，使磁场外推得到的结果更确定，并且希望用更多的谱线内采样点因此更高的光谱分辨率使反演的结果更准确。进而揭示太阳活动产生的物理机制，发现与磁场密切联系的太阳大气中快速变化的周期性和非周期性现象，对与磁场和动力学相关的关键物理量分层结构进行高时间分辨率和高精度的观测，以弄清与磁场相关的电流螺度、电流密度和玻印亭矢量的完整确定和磁场测量方位角180度不确定性等问题的原因，有助于进行空间天气监测、灾害性空间天气预报和预警。
[0003]但是，形成于太阳大气中不同层次的磁敏谱线特别是色球磁敏谱线的分布在太阳光谱中是不集中的。如形成于色球高层和过渡区的HeI1083nm和形成于色球中低层的CaI 1849.8nm, 854.2nm和866.8nm之间相差200nm,另外著名的形成于低色球的磁敏谱线中性镁三线MgI516.8nm，517.2nm和518.4nm又和电离钙三线如854.2nm谱线相差了约320nm。不同偏振分析器虽然能让用户自由选择谱线，但是经常调换偏振分析器则无法实现高精度偏振测量。
[0004]为了解决这一问题，设计了带有微透镜阵列的光纤光谱仪，将该仪器连接在导引望远镜上即可。现有的偏振光纤光谱仪的光路见图1，引导望远镜的来光经过准直镜、滤光片、FLCU FLC2、消色差波片后，由萨伐板1、萨伐板2进行分光，再由成像镜汇聚，经平面反射镜反射后在带有微透镜的光纤阵列上成像，并由光纤将光线传输到光谱仪。
[0005]然而该仪器需要解决的问题有:第一焦面的热量集中问题、由于热量集中产生的像质遭破坏问题、光纤视场的共空间问题、焦面像监视光路的热量集中带来的CCD损坏问题等。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术中的不足，本发明公开了一种太阳磁场偏振测量仪器。
[0007]本发明采用下述技术方案:
[0008]一种太阳磁场偏振测量仪器，包括望远镜接口、监视(XD、准直镜、滤光片、FLCUFLC2、消色差波片、萨伐板1、萨伐板2、成像镜、平面反射镜和光谱仪，在望远镜焦面处大部分太阳像的光线反射到侧面的监视CCD，目标区域像的光线通过第一焦点反射光阑的小孔后依次经准直镜、滤光片、FLC1、FLC2，然后经消色差波片进行处理后，依次进入萨伐板1、萨伐板2，随后目标区域像的光线经成像镜后由平面反射镜反射为两束，该两束光线分别由光纤导入光谱仪进行分析，在望远镜焦面处采用45°放置铜制镀铬并抛光的第一焦点反射光阑6。
[0009]优选地，在望远镜焦面处，垂直于主光路的两侧设置两个散热风扇，在目标区域像的光线分为两束的位置采用六自由度共空间调节机构4，对光线进行六自由度的调节，实现两束光分别在光纤阵列上的图像的匹配。在监视光路里加入了一个45°放置的反射型中性监视光路减光片，减弱光能量以保护监视(XD。为减轻整体的重量，仪器整体结构件采用硬铝材料制成。
[0010]优选地，FLC1、FLC2均为带有电线的光学器件，可通过加电控制FLC1、FLC2的通光特性；FLC镜室上设计了内部过线槽以及出线口，FLC1、FLC2的引线均经过线槽和出线口再通过偏振分析器镜体内部的环形槽以及出线孔通向镜体外部，而且可以通过偏振分析器镜体上的调整孔拨动FLC1、FLC2镜体上的小孔来调节其旋转，以达到调整仪器性能的目的。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:
[0012]图1是太阳磁场偏振测量仪器光路示意图；
[0013]图2是本发明太阳磁场偏振测量仪器的外观示意图；
[0014]图3是图2的剖面图；
[0015]图4是偏振器部分结构剖面图；
[0016]图5是图4的部分结构示意图；
[0017]图6是FLC组合体的示意图；
[0018]【具体实施方式】:
[0019]现结合附图将本发明做进一步的说明。
[0020]参见图1所示，该太阳磁场偏振测量仪器中在望远镜焦面(第一焦点)处大部分太阳像的光线反射到侧面的监视CCD，仅允许目标区域像的光线通过第一焦点反射光阑的小孔进入后续光路以便进行偏振分析。在后续光路中，目标区域像的光线依次经准直镜、滤光片、FLC1、FLC2，然后经消色差波片后，依次进入萨伐板1、萨伐板2，萨伐板1、萨伐板2之间设置有LCVR，目标区域像的光线经萨伐板1、萨伐板2后分为两束，经成像镜后由平面反射镜反射为两个相反方向光束e光、ο光,最后分别由光纤导入光谱仪进行分析。
[0021]图4所示为偏振器部分结构剖面图。其中，I为偏振器壳体，201为电透镜压圈，202为电透镜，203为电透镜镜室,3为消色差波片,4为压圈,5为消色差波片镜室,601为偏振镜前挡板，602为电滤光片压圈,603为电滤光片,604为上挡板,605为偏振镜,606为下档板，607为后挡板。
[0022]图5为图4的部分结构示意图，图中，601是固定LCVR用的压圈，602是LCVR，603是ill挡板，604是上挡板，605是萨伐板，606是下档板，607是后挡板。其中，如挡板603、上挡板604、下档板606、后挡板607用螺钉连接固定成一体。LCVR用压圈固定在前挡板上,萨伐板安装在下档板上，前挡板和后挡板是圆盘形。该部件称为萨伐板组合体，整体安装在仪器内部。
[0023]图6为FLC组合体的示意图，其中I为FLC镜室，2为FLC，3为FLC压圈。FLC是带有电线的光学器件，可以通过加电控制该元件的通光特性。FLC镜室上设计了内部过线槽以及出线口，FLC的引线经过线槽和出线口再通过偏振分析器镜体内部的环形槽以及出线孔通向镜体外部，而且可以通过偏振分析器镜体上的调整孔拨动FLC镜体上的小孔来调节FLC的旋转，以达到调整仪器性能的目的。在调整的过程中电线不会影响调整动作。
[0024]现有的太阳磁场偏振测量仪的缺陷在于:第一焦面的热量过于集中导致像质遭到破坏、光纤视场的共空间问题没有得到有效解决、焦面像监视光路的热量集中对监视CCD造成损坏。
[0025]为了解决上述技术问题，本发明太阳磁场偏振测量仪器采取了如下方案:由望远镜接口 I进入的光线在望远镜焦面(第一焦点)处采用45°放置的铜制镀铬并抛光的第一焦点反射光阑6将大部分太阳像的光线反射到侧面，仅允许目标区域像的光线通过该反射光阑的小孔进入后续光路以便进行偏振分析。采用铜作为反射光阑的材料是因为铜具有良好的导热性，可以快速的将光阑吸收的热量均匀开来并进一步通过热传导和边界对流将热
量散出去。
[0026]在第一焦点处，垂直于主光路的两侧设置两个散热风扇5，通过强制通风的方式将光阑上的热量带走，同时也将由于太阳光的汇聚被加热的空气带走，保持光阑处的空气温度不发生大的变化，从而保持后续光路的像质不产生大的破坏；
[0027]为解决共空间问题，采用六自由度共空间调节机构4，可对光线进行六自由度的调节，实现OE光和EO光在光纤阵列上的图像的匹配；
[0028]第一焦点监视光路CXD的作用是确认观测的目标，被观测的目标的像通过了光阑中间的小孔进入偏振分析光路被测量，其余的被第一焦点反射光阑6反射进入监视光路。这部分光线被重新准直并成像在监视光路3的CXD上，如果不做任何处理，光能量太过密集将使C⑶被烧坏。因此在监视光路里加入了一个45°放置的反射型中性监视光路减光片2，减弱光能量以保护监视CXD。
[0029]仪器整体结构件采用硬铝材料制成，减轻了整体的重量，同时也保证了结构的稳固。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种太阳磁场偏振测量仪器，包括望远镜接口、监视(XD、准直镜、滤光片、FLC1、FLC2、消色差波片、萨伐板1、萨伐板2、成像镜、平面反射镜和光谱仪，在望远镜焦面处大部分太阳像的光线反射到侧面的监视CCD，目标区域像的光线通过第一焦点反射光阑的小孔后依次经准直镜、滤光片、FLC1、FLC2，然后经消色差波片进行处理后，依次进入萨伐板1、萨伐板2，随后目标区域像的光线经成像镜后由平面反射镜反射为两束，该两束光线分别由光纤导入光谱仪进行分析，其特征在于:在望远镜焦面处采用45°放置的铜制镀铬并抛光的第一焦点反射光阑。
2.根据权利要求1所述的太阳磁场偏振测量仪器，其特征在于，在望远镜焦面处，垂直于主光路的两侧设置两个散热风扇。
3.根据权利要求1或2所述的太阳磁场偏振测量仪器，其特征在于，在目标区域像的光线分为两束的位置采用六自由度共空间调节机构，对光线进行六自由度的调节，实现两束光分别在光纤阵列上的图像的匹配。
4.根据权利要求1或2所述的太阳磁场偏振测量仪器，其特征在于，在监视光路里加入了一个45°放置的反射型中性监视光路减光片，减弱光能量以保护监视(XD。
5.根据权利要求3所述的太阳磁场偏振测量仪器，其特征在于，在监视光路里加入了一个45°放置的反射型中性监视光路减光片，减弱光能量以保护监视(XD。
6.根据权利要求1所述的太阳磁场偏振测量仪器，其特征在于，仪器整体结构件采用硬铝材料制成。
7.根据权利要求1所述的太阳磁场偏振测量仪器，其特征在于:FLC1、FLC2均为带有电线的光学器件，可通过加电控制FLC1、FLC2的通光特性；FLC镜室上设计了内部过线槽以及出线口，FLC1、FLC2的引线均经过线槽和出线口再通过偏振分析器镜体内部的环形槽以及出线孔通向镜体外部，而且可以通过偏振分析器镜体上的调整孔拨动FLC1、FLC2镜体上的小孔来调节其旋转，以达到调整仪器性能的目的。
【文档编号】G01R33/032GK203673052SQ201320703671
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】程向明, 邓林华, 敦广涛 申请人:中国科学院云南天文台