半开放式全周向大视场日冕仪装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种日冕观测装置，具体的说，涉及一种半开放式全周向大视场日冕仪装置。
技术介绍
目前国际上全周向观测的日冕仪最大视场为30R⊙，其中，R⊙表示太阳半径。太阳到地球之间的距离为215R⊙，此段空间的日冕及日冕物质抛射事件的全周向观测可对太阳磁场对地球的影响进行研究。目前还没有对此段空间的日冕和日冕物质抛射现象进行全周向观测的日冕仪。制约对日冕全周向观测的主要因素有两点：一、大视场导致日冕仪的体积会很大，同时导致重量过大，体积重量均会增加卫星运载负担；二、大视场情况对杂散光的抑制要求提高，使得日冕仪对杂散光抑制的水平提高。如专利号CN103309042A公开一种居中式太阳日冕仪光路结构，通过设置外光阑对视场进行限制，遮挡外部杂光进入，再通过外掩遮光体对光路中心进行遮挡，阻止太阳直射光直接入射到物镜组上，并通过入射口径光阑和物镜组将日冕成像在内掩遮光体位置，太阳的像在内掩遮光体位置被内掩遮光体遮拦消除太阳光球层部分直射光，之后光路经过Lyot光阑后进入中继镜组，最终将日冕部分成像于像面上。由此可见，上述日冕仪由于通过外光阑对视场进行限制，虽可实现对太阳日冕的有效观测，但外光阑的存在严重制约了日冕仪的观测视场，即利用上述设备无法实现日冕的全周向观测。又如专利号CN201310269869公开一种太阳日冕仪，其结构包括外掩体支架、外掩遮光体、外光阑、镜筒、拒热镜、入射口径光阑、视场光阑、内掩遮光体、吸光槽、Lyot光阑和光学系统，其工作原理为：通过外光阑遮拦外界杂光，太阳中心部分被外掩遮光体遮挡，并将多余杂光被拒热镜反射出光学系统，太阳像照射到内掩遮光体上并反射进入消光腔消耗，日冕像经中继镜组成像在成像面。上述日冕仪将拒热镜设计为凹面反射镜结构，将杂光反射出光学系统外，消除杂光照射镜筒壁对红外波段造成的影响，上述虽通过反射形式将杂光反射至光学系统外，但其拒热镜的反射焦点实际为外光阑和外掩遮光体之间的位置，并未将杂光反射出镜筒外，导致经过拒热镜反射的光避免不了在镜筒内产生反射并进入至物镜中产生杂散光，影响日冕观测的精确性。且传统日冕仪及上述现有技术日冕仪结构中，通常将日冕仪结构设计为圆筒形，主要由于日冕仪的镜片通常采用圆形，导致设计视场时，口径均为圆形，即现有技术中存在圆筒形结构日冕仪的技术偏见。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种半开放式全周向大视场日冕仪装置，通过半开放结构，大大降低日冕仪装置的体积和重量，并同时提高杂散光抑制水平。本专利技术的技术方案是：本专利技术公开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，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的外部。优选的是，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，以拒热镜为界限，拒热镜左侧的方形结构为上端敞开的开放式结构，拒热镜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。优选的是，所述外窗口设置于方形结构的左侧，外窗口呈上端开口的U型口径，太阳直射光从外窗口的左侧射入光学系统。优选的是，所述半开放式结构的一侧安装防护门，防护门可打开或闭合方形结构的半开放式结构。优选的是，所述内掩体的尺寸略大于外掩体成像的尺寸，内掩体采用倾斜放置，内掩体椭圆形反射镜平面与光路光轴之间呈125°～130°夹角。优选的是，所述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。本专利技术与现有技术相比的有益效果为：1)该日冕仪装置整体呈上端半开放式的方形结构，与传统日冕仪装置相比，体积减小一半，重量减轻1/3，降低卫星的运载能力和体积要求；2)外窗口采用U型口径代替传统外光阑的圆形口径，太阳直射光照射到外窗口的衍射光强比传统圆形口径外光阑降低一个量级以上；3)与传统的圆筒形日冕仪装置相比，拒热镜反射焦点位于日冕仪装置半开放式结构的上方中心位置，使其反射焦点远离外掩体和外窗口，降低拒热镜表面的散射杂散光影响；且拒热镜采用方形中凹结构反射镜，将拒热镜的表面积减小一半，进一步降低拒热镜表面总的散射杂散光。附图说明图1本专利技术的总体光路结构图；图2本专利技术的光路结构侧视图；图3本专利技术的光路结构俯视图；图4为外掩体与内掩体共轭图；图5为内掩体与内掩体吸光槽结构图；图6内掩体与内掩体吸光槽结构侧视图；图7内掩体结构图；图8为外窗口结构分别为圆形口径、方形口径及U型口径的衍射光强模拟图；图中，外掩体1；外窗口2；防护门3；拒热镜4；内掩体吸光槽5；成像系统6；CCD相机7；太阳直射光8；日冕光9；衍射光10；物镜组11；内掩体12。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1参见图1-图3，本专利技术公开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CCD相机7。该日冕仪装置整体呈半开放式方形结构，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。方形结构的U型口径在后场中心处的衍射光强要小于圆筒结构的圆形口径，可根据菲涅尔基尔霍夫衍射积分公式1.1计算得到，菲涅尔基尔霍夫衍射积分公式如公式1.1所示，U(P0)=12jλ∫∫ΣU(P1)eikr01r01(1+cos(θ))ds]]>公式1.1式中：λ为光波波长；k＝2π/λ；r01为点P0到点P1之间的位矢大小；θ为矢量r01与衍射口径Σ法向矢量n之间的夹角；P0为衍射场点坐标；s为衍射面微元；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、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
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CCD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）一侧；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）一侧偏移，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。

【技术特征摘要】
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CCD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）一侧；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）一侧偏移，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明哲，张红鑫，夏利东，刘维新，卜和阳，
申请(专利权)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，
类型：发明
国别省市：山东;37