【技术实现步骤摘要】
本技术属于光谱仪领域，具体涉及一种具有双通道的无缝光谱仪。
技术介绍
1、成像观测和光谱观测是天文学中常用的两种观测手段。
2、成像观测指的是直接获取天体的图像信息，一般使用望远镜或探测器对天体进行观测。通过成像观测，我们可以获得天体的亮度、运行轨迹、表面活动等信息，对于研究天体的形成与演化等问题非常重要。例如，成像观测太阳表面磁场活动、物质抛射等，研究恒星的形成与演化，预知太阳活动对地球的影响。
3、光谱观测则是利用光谱仪对天体辐射的频谱进行测量和分析。在天体物理学中，我们通过测量天体的光谱来研究其化学成分、温度、密度、速度等物理特性。与成像观测不同，光谱观测可以提供更为细致的物理信息，例如通过测量星系的红移可以确定宇宙的膨胀速率，从而研究宇宙学问题。另外，光谱观测还可以用来探测天体的运动状态、旋转速度、磁场等信息。例如，通过测量恒星的光谱，我们可以确定其表面温度、化学成分、自转速度和运动速度等信息。
4、需要注意的是，成像观测和光谱观测并不是孤立的观测手段，它们可以相互结合，提供更加丰富的信息。例如，在观测星系时，我们既可以通过成像观测获得星系的形态、大小等信息，又可以通过光谱观测获得星系中恒星的组成、速度场等信息，从而更好地理解星系的演化过程。
5、银河系中存在约4000亿颗恒星，天文观测不单纯是针对银河系中的恒星观测(遥远的恒星可以看作是一个点源天体)，还有星云、星团、星系等扩展天体(扩展天体在视场空间方向是有一定尺度的)。如果依然将拓展天体当作点源天体观测，只能将拓展天体
6、成像观测方法有多色成像法和fabry-perot扫描成像法，多色成像法通过更换不同波段的窄带滤光片，每换一次滤光片拍一幅图，把不同波段的图结合一起，也能成为三维的光谱数据。fabry-perot扫描成像法是利用两张平行平板进行多束干涉，光在平板间进行折返，来提高波段的精细度，扫描方式是通过改变f-p干涉腔间距来切换不同波段。它们共同的缺点是工作量大，时间分辨率低，观测波长有限，非连续光谱。
7、常见的三维光谱观测的方法有长缝扫描光谱法、无缝光谱法、傅里叶变换光谱法和积分视场光谱法。长缝扫描光谱只能依赖长缝光谱仪通过移动狭缝多次在同一星系不同地方曝光来实现，时间效率很低。傅里叶变换光谱法是平移扫描镜获得二维干涉图像，利用傅里叶变换解析不同空间位置的光谱信息。需要长时间的曝光保证条纹的对比度，扫描方式对光谱仪精度和稳定性要求高，降低时间分辨率。积分视场光谱学切分拓展天体像，将像沿着狭缝长度方向排成一列，通过一次的曝光就可以实现二维观测目标的三维数据立方体(x,y；λ)的同时采集。
8、不同于上述针对单一扩展天体的三维光谱观测，无缝光谱观测可对一定天区内的天体进行同时观测，获得它们的位置、低分辨率光谱信息，是巡天观测的重要手段。无缝光谱仪的实现方法多样，可以在望远系统的物方放置色散棱镜，也可以在望远系统的像方放置光栅或色散棱镜。当前，无缝光谱仪主要由闪耀光栅提供色散功能，不设狭缝，直接获得二维的视场内各天体的零级像和低分辨率光谱。±1级、±2级等光谱按衍射色散原理分列零级像两侧。其中，零级像用来提供空间位置、定标参考等信息。由于没有狭缝，光谱分辨率取决于光栅色散本领与大气视宁度。即便光谱仪内加设滤光片来控制光谱波长范围，但仍然无法避免相邻天体的多个级次光谱(±1级、±2级等)在色散方向上相互重叠污染，降低科学效用。另一方面，以闪耀光栅为主要色散元件，依靠光的衍射产生色散，光能主要集中在闪耀级次上，其它级次光谱也会获得不同比例的光能，造成光能损失，还会与其他光谱互相重叠污染。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本技术提供一种双通道无缝光谱仪。
2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
3、一种双通道无缝光谱仪，包括入射光阑、准直单元、色散单元、滤光片一、成像单元、探测器一、滤光片二、光谱单元、探测器二，所述探测器一设置于成像单元的焦面上，所述探测器二设置于光谱单元的焦面上，所述色散单元由至少1块三角棱镜组成，三角棱镜有多块时，多块三角棱镜依序按夹角θ排列放置，且第一块三角棱镜的第一光学面上镀有分光膜，用于分光，其余三角棱镜用于色散，光束经入射光阑和准直单元，在所述色散单元分为两束，其中一束经所述滤光片一、成像单元、探测器一，进入成像通道，另一束经所述滤光片二、光谱单元、探测器二，进入光谱通道。
4、进一步的，所述入射光阑处设置有参考板，所述入射光阑的前方设置有参考光源。
5、进一步的，所述参考光源是高单色性光源或波长定标光源或已知特征光谱的天体光束。
6、进一步的，光束经第一块三角棱镜的第一光学面上的分光膜，反射光束进入成像通道，透射光束进入光谱通道。
7、进一步的，所述分光膜是中性密度分光膜或偏振分光膜或二色性分光膜。
8、进一步的，所述滤光片一和滤光片二是单块滤光片组件或由多块滤光片组成的滤光轮。
9、进一步的，所述参考板是通过在不透光基片上布置二维阵列排列的透射针孔制成，针孔直径为10微米到200微米。
10、进一步的，所述入射光阑为物面或像面，与探测器一、探测器二为物像共轭关系。
11、进一步的，第一块三角棱镜的第二光学面、其余三角棱镜的第一光学面和第二光学面均镀有增透膜。
12、进一步的，所述滤光片一设置于色散单元和成像单元之间，或者设置于成像单元内部，或者设置于成像单元和探测器一之间；所述滤光片二设置于色散单元和光谱单元之间，或者设置于光谱单元内部，或者设置于光谱单元和探测器二之间。
13、与现有技术相比，本技术的有益效果是：
14、相比物方放置棱镜的无缝光谱设备，技术优点：
15、(1)本技术的无缝光谱仪与前端望远镜焦面对接，不受棱镜制造尺寸的限制，可与不同口径的光学望远镜结合，观测更暗目标。
16、(2)物棱镜无缝光谱设备只能进行光谱观测，双通道无缝光谱仪可以同时进行成像和光谱观测。
17、(3)成像图像与光谱图像建立数据映射关系，可增强科学用途。
18、相比于像方放置光栅的无缝光谱仪，技术优点：
19、(1)成像与光谱图像可以独立使用也可以组合使用；
20、(2)具有更高的光能利用率，没有多个衍射级次产生光能损失的问题；
21、(3)每个天体仅产生一根光谱，减少相邻天体光谱相互重叠污染问题。
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1.一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，包括入射光阑、准直单元、色散单元、滤光片一、成像单元、探测器一、滤光片二、光谱单元、探测器二，所述探测器一设置于成像单元的焦面上，所述探测器二设置于光谱单元的焦面上，所述色散单元由至少1块三角棱镜组成，三角棱镜有多块时，多块三角棱镜依序按夹角θ排列放置，且第一块三角棱镜的第一光学面上镀有分光膜，用于分光，其余三角棱镜用于色散，光束经入射光阑和准直单元，在所述色散单元分为两束，其中一束经所述滤光片一、成像单元、探测器一，进入成像通道，另一束经所述滤光片二、光谱单元、探测器二，进入光谱通道。
2.根据权利要求1所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，所述入射光阑处设置有参考板，所述入射光阑的前方设置有参考光源。
3.根据权利要求2所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，所述参考光源是高单色性光源或波长定标光源或已知特征光谱的天体光束。
4.根据权利要求1所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，光束经第一块三角棱镜的第一光学面上的分光膜，反射光束进入成像通道，透射光束进入光谱通道。
5.根据权利要求1
6.根据权利要求1所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，所述滤光片一和滤光片二是单块滤光片组件或由多块滤光片组成的滤光轮。
7.根据权利要求2所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，所述参考板是通过在不透光基片上布置二维阵列排列的透射针孔制成，针孔直径为10微米到200微米。
8.根据权利要求1所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，所述入射光阑为物面或像面，与探测器一、探测器二为物像共轭关系。
9.根据权利要求1所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，第一块三角棱镜的第二光学面、其余三角棱镜的第一光学面和第二光学面均镀有增透膜。
10.根据权利要求1所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，所述滤光片一设置于色散单元和成像单元之间，或者设置于成像单元内部，或者设置于成像单元和探测器一之间；所述滤光片二设置于色散单元和光谱单元之间，或者设置于光谱单元内部，或者设置于光谱单元和探测器二之间。
...【技术特征摘要】
1.一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，包括入射光阑、准直单元、色散单元、滤光片一、成像单元、探测器一、滤光片二、光谱单元、探测器二，所述探测器一设置于成像单元的焦面上，所述探测器二设置于光谱单元的焦面上，所述色散单元由至少1块三角棱镜组成，三角棱镜有多块时，多块三角棱镜依序按夹角θ排列放置，且第一块三角棱镜的第一光学面上镀有分光膜，用于分光，其余三角棱镜用于色散，光束经入射光阑和准直单元，在所述色散单元分为两束，其中一束经所述滤光片一、成像单元、探测器一，进入成像通道，另一束经所述滤光片二、光谱单元、探测器二，进入光谱通道。
2.根据权利要求1所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，所述入射光阑处设置有参考板，所述入射光阑的前方设置有参考光源。
3.根据权利要求2所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，所述参考光源是高单色性光源或波长定标光源或已知特征光谱的天体光束。
4.根据权利要求1所述的一种双通道无缝光谱仪，其特征在于，光束经第一块三角棱镜的第一光学面上的分光膜，反射光束进入成像通道，透射光束进入光谱通道。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，王伯庆，乐中宇，黄小林，新其其格，
申请(专利权)人：中国科学院南京天文光学技术研究所，
类型：新型
国别省市：
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