红外波段太阳观测技术方法研究

1m红外太阳塔是我国未来重点发展的地面太阳观测设备，本文的所有工作均围绕着与此相关的红外波段太阳观测技术方法展开。1．针对望远镜实验平台－云台太阳光谱仪，建立了光谱仪分光流量,工用多种实验手段验证了其可靠性。利用该模型计算了Fe Ⅰ1.56μm红外太阳光 谱的分光流量，分析了实验观测的可行性及改进方案。2．针对探测器实验平台－PtSi红外焦平面阵列相机，建立了FeⅠ1.56μm光谱观测信噪比模型，模拟了各种噪声对观测的影响。在此基础上，在国内首次成功进行了FeⅠ1.56μm红外太阳光谱的面阵观测实验。3．在红外观测实验所处的高背景低对比度条件下，讨论了红外太阳光谱观测的图像处理方法，分析了观测中出现的干涉条纹的来源及解决办法，初步建立起了一整套红外太阳光谱与成像的定标方法和图像处理方法。4．首次利用PVA材料，设计研制了一套FeⅠ1.56μm近红外Stokes参量偏振仪，并将该偏振仪安装在美国国立天文台McMath望远镜上进行了观测实验。针对一太阳黑子，通过扫描进行了二维的Stokes参量观测。同时建立了一套从Stokes参量反演磁矢量场的方法，并将反演的结果与怀柔太阳磁场望远镜的观测结果进行了比对。5．针对1m红外太阳塔的太阳光谱仪系统，给出了垂直多波段光谱仪和红外大色散光谱仪的光、机初步设计。6．针对1m红外太阳塔的科学目标，提出了多波段光谱仪探测器系统方案，对红外大色散光谱仪所使用的红外探测器也进行了初步方案设计。     

南京大学太阳塔CCD成像光谱观测系统和初步观测结果

本文介绍南京大学太阳塔的ＣＣＤ成像光谱观测系统的结构，工作方式，给出了该系统的一些性能测试结果，作为应用该系统的实例，文中给出了根据该系统观测的二维光谱资料，经处理得到的一个Ｈａ耀斑在线心和不同偏带处单色像的变化过程，该耀斑的亮度场轮廓图和速度场轮廓图。     

太阳光谱仪用探测器的研究

观测太阳光谱所使用的探测器,在选型与使用上有其特殊性。结合云南天文台太阳光谱仪,首先建立了太阳光谱仪分光流量的计算机模型,并通过观测实验对该模型进行了检验。利用该模型计算了云南天文台太阳光谱仪各可见光及近红外波段的太阳光谱分光流量,在此基础上,详细讨论了太阳光谱仪用探测器的选型方案,以及观测中的注意要点。     

红外波段太阳观测技术方法研究

1m红外太阳塔是我国未来重点发展的地面太阳观测设备 ,本文的所有工作均围绕着与此相关的红外波段太阳观测技术方法展开。1 .针对望远镜实验平台—云台太阳光谱仪 ,建立了光谱仪分光流量模型 ,并用多种实验手段验证了其可靠性。利用该模型计算了FeⅠ 1 .56μm红外太阳光谱的分光流量 ,分析了实验观测的可行性及改进方案。2 .针对探测器实验平台—PtSi红外焦平面阵列相机 ,建立了FeⅠ 1 .56μm光谱观测信噪比模型 ,模拟了各种噪声对观测的影响。在此基础上 ,在国内首次成功进行了FeⅠ1 .56μm红外太阳光谱的面阵观测实验。3 .在红外观测实验所处的高背景低对比度条件下 ,讨论了红外太阳光谱观测的图像处理方法 ,分析了观测中出现的干涉条纹的来源及解决办法 ,初步建立起了一整套红外太阳光谱与成像的定标方法和图像处理方法。4 .首次利用PVA材料 ,设计研制了一套FeⅠ 1 .56μm近红外Stokes参量偏振仪 ,并将该偏振仪安装在美国国立天文台McMath望远镜上进行了观测实验。针对一太阳黑子 ,通过扫描进行了二维的Stokes参量观测。同时建立了一套从Stokes参量反演磁矢量场的方法 ,并将反演的结果与怀柔太阳磁场望远镜的观测结果进行了比对。5.针对 1m红外太阳塔的太阳光谱仪系统 ,给出了垂直多波段光谱仪和红外     

CCD消干涉及平场系统

本文给出了云南天文台CCD——Coude光谱仪系统的消干涉条纹及平场光源系统——光源,光路原理,机械装置。文中简要地介绍了CCD探测器用于大色散光谱观测中干涉条纹产生的原因,为什么需要平场,消除干涉条纹和平场的原理。     

太阳目标哈特曼波前探测研究

分别对Hinode光学望远镜SOT观测太阳黑子的本影和半影图像以及太阳米粒组织图像进行了空间频谱计算和相关计算,分析了太阳不同结构区域图像的时域和空域特性对哈特曼波前探测精度的影响。计算和分析结果表明,在子孔径波面倾斜小于0.25″情况下,米粒组织图像采样时间在2 min内、本影和半影采样时间在4 min内,对子孔径波面倾斜探测精度的影响极小;并且由太阳目标特性引起的哈特曼波面探测误差随波面畸变量的增大而增大。这些研究结果可为太阳望远镜哈特曼波前探测器研制和应用提供依据和参考。     

嫦娥一号干涉成像光谱(IIM)数据再处理研究

嫦娥一号卫星搭载的干涉成像光谱仪(Interference Imaging Spectrometer, IIM)用于获得月表元素的含量. IIM光谱左右色调不均一, 影响元素制图精度, 因此有必要对其进行平场校正, 消除探测器各像元的光谱响应不一致对图像产生的影响. 在嫦娥一号卫星在轨运行1 yr期间(2007年10月至2008年10月), 干涉成像光谱仪共获得576轨数据, 之前已有学者进行过平场校正, 但是校正结果不能适用于月表所有地区. 结合了2008年11月和12月获得的130轨数据, 采用基于光谱特征的反射率归一化方法, 通过选取大量太阳矢量与卫星轨道面夹角beta对称的轨道中的均一平坦、无曝光过度地区的光谱数据, 对其平均求得平均行, 利用平均行求得校正因子实现平场校正. 对比校正前后光谱图像和反射率曲线, 月球不同地形的色调不均一现象和条纹均得到有效的消除, 这将有利于后续元素的反演和实际应用.     

1 m红外太阳望远镜狭缝扫描控制系统的分析

1m红外太阳望远镜是地平式望远镜,其工作视场是3'×3'.为了得到像斑的二维光谱,需要做狭缝扫描.本文介绍了狭缝扫描控制系统的整体结构,根据望远镜的光路系统进行数学分析,说明了狭缝扫描控制系统的可行性,并指出了一些参数对系统的影响.     

固体探测器用于光谱观测中的噪声及消除方法

本文以云南天文台CCD-Coude光谱系统中的云台1号CCD系统为例,讨论了CCD等面阵或线阵固体探测器件用于大色散光谱观测引起的噪声及消除的方法,重点讨论了平场的方法。     

1m新真空太阳望远镜成像系统观测数据干涉条纹特性分析及消除方法

抚仙湖1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,简称NVST)是我国新一代地基太阳观测设备之一,其中Hα成像系统是进行太阳色球观测的主要终端.实测Hα观测数据(特别是偏带观测数据)中明显存在由薄膜干涉引起的等厚条纹,而常规平场校正有时无法将其消除,并在后期图像高分辨率重建过程中造成严重影响.为了解决这个问题,利用连续4 h的Hα偏带观测数据对干涉条纹的空间和时间分布特性做了分析并发现:干涉条纹的间距或二维空间分布样式随时间固定不变,但条纹的强度随时间变化明显(4 h左右可见度增加9倍),是导致常规平场校正无法将其消除的主要原因.由此推断造成上述时变特性的主要原因是观测过程中入射光的强度以及入射光与CCD靶面位置的相对角度随时间发生了变化,而且产生条纹的薄膜结构与靶面位置距离较近.尝试了两种降低条纹可见度的方法.首先对探测器(pco.4000型CCD)光敏介质的前封窗进行了改造,通过改造前封窗楔角至2?的方案来调制条纹间距至CCD像元尺度,改造之后小范围视场内可识别出可见度仅为0.6%的少量干涉条纹.其次基于图像滤波技术提取干涉条纹图样并生成所谓条纹平场,分别采用和比较了频域傅里叶变换滤波和空域中值滤波两种方法,结果基本相同.观测数据再次进行条纹平场校正之后,条纹消除效果明显:可见度可降低8倍左右(即由之前的4.7%降低为0.6%以下).同时也指出多幅图像的积分(累加)可以有效降低精细太阳结构在条纹平场提取中的影响,并给出累加时间的经验值约为20 min.     

太阳耀斑的近红外光谱诊断

本文简要介绍了太阳耀斑近红外光谱的观测和研究,指出太阳近红外光谱的确能对耀斑的运动、电子密度和加热机制等提供诊断信息,有些方面比Ｈα还灵敏。最后还对２３ 周峰年观测选题提出了一些建议     

平场数据采集间隔对莱曼阿尔法太阳望远镜平场精度的影响分析

莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)是先进天基太阳天文台(ASO-S)卫星的载荷之一,它包括白光太阳望远镜(WST),全日面太阳成像仪(SDI)和日冕仪(SCI)等仪器. 1991年Kuhn, Lin和Loranz提出的方法(简称KLL方法)是WST和SDI在轨平场定标的方法之一.为了研究WST和SDI的平场定标精度对KLL方法的相邻位置时间间隔的敏感性,使用太阳动力学观测卫星(SDO)的日震和磁成像仪(HMI)及太阳大气成像仪(AIA)的全日面成像观测数据测试和分析在使用KLL方法时相邻位置时间间隔对所得平场精度的影响.结果显示在LST使用KLL方法进行平场定标时,相邻位置时间间隔越短越好.具体分析表明,WST平场精度对相邻位置采样时间间隔不敏感,而SDI时间间隔需要在240 s范围内.分析结果对卫星姿态调整到稳定所需的时间给出了一定限制.     

太阳光谱望远镜鬼线强度测量方法及初步结果

介绍了云台太阳光谱望远镜光栅鬼线强度测量方法。给出了２级光谱罗兰鬼线强度的初步测量结果,为母线强度的０．０４９％,结果表明光栅的质量优良,鬼线对光谱测量的影响非常小,一般情况下在光谱资料处理中可以不必考虑鬼线强度的改正。     

第二太阳光谱

在太阳大气中,共振散射可引起辐射的线偏振．用偏振度测量精度达10－5的仪器,已经探测出完整的偏振辐射谱,这称为第二太阳光谱．它具有大量的、与通常太阳光谱截然不同的特征和结构．已有的研究发现它们与量子力学干涉、同位素效应、分子散射等物理过程有关．利用第二太阳光谱,可以进一步开展太阳物理的多项研究．     

云南天文台太阳光谱望远镜偏振分析器检验

介绍了利用云南天文台水平式太阳光谱仪对太阳光谱望远镜偏振分析器进行检验的情况。检验得到的太阳黑子Ｉ,Ｑ,Ｕ,Ｖ四个斯托克斯轮廓与理论轮廓的特征相近,表明该偏振分析器达到了设计要求,用它可以获得太阳黑子的所有斯托克斯参量。     

太阳耀斑大气动力学及其光谱诊断

七十年代以来的空间和地面观测表明,太阳耀斑是太阳大气中最剧烈的动力学过程。耀斑动力学的研究已成为当今太阳物理研究中重要的前沿课题之一.本文概要地介绍近年来在耀斑动力学过程的观测和理论方面的重要进展以及耀斑大气动力学的光谱诊断方法,并讨论了今后在观测和理论两方面的努力方向,为我国在即将到来的太阳22周峰年中的耀斑动力学研究提供参考.     

二维太阳光谱观测方法和技术

经典的太阳光谱观测是一维的，它有很大的局限性。从５０年代起，天文工作者采用多种方法开展二维太阳光谱观测，已经研制出一系列仪器，建立完整的资料归算程序，取得优良成果。在二维观测资料的基础上，用理论方法推出深度分布，可以得出三维的立体图像，这会成为太阳研究的主要方法之一。     

一个边缘耀斑(后)环系速度场的近似计算

利用“多云模型”方法,从云南天文台二维多波段太阳光谱仪观测到的Ｈβ光谱资料中导出１９８９年８月１７日太阳西边缘的一个大的耀斑环系不同时间的视向速度场．为了解释观测速度场的主要特征,本文采用如下假设和近似：环内物质在太阳重力、磁场应力和环内气压梯度力联合作用下由环足沿螺旋磁力线上升运动．应用ＭＨＤ理论计算了它的理论速度场．通过两者的比较发现,计算出的速度场与第一时段的观测速度场基本相似,这似乎对耀斑物质蒸发模型提供了支持．     

基于边缘探测器的FMG稳像探测研究

全日面矢量磁像仪(Full-disk vector Magnetograph, FMG)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)卫星的主要载荷之一,为确保其可获得高空间分辨率的全日面太阳矢量磁场图, FMG配备了一套高精度稳像控制系统.FMG稳像系统采用边缘探测器对太阳入射倾斜偏差进行测量.基于FMG望远镜的太阳像仿真数据分析边缘探测器在太阳像能量分布下的输出特性以及太阳像尺寸与边缘探测器量程和灵敏度的关系.最后,在实验室搭建了一套验证系统对FMG稳像系统边缘探测器进行了相关性能验证实验.实验结果与理论分析一致,太阳像尺寸越大,边缘探测器量程越大,边缘探测器灵敏度越低.     

太阳Hel 10830光谱单色扫描装置

本文介绍紫金山天文台太阳光谱仪上加装的红外扫描装置，通过镶拼，可以得到Ｈｅｌ １０８３０单色象。中心波长，空间分辨率、光谱分辨率均可调节。同时还记录一长宽度的实时Ｈｅｌ １０８３０光谱和相应的连续光谱。文中还讨论了所得到的单色象中的各种现象和问题。