[发明专利]双通道原子滤光全日面太阳成像仪

说明书

技术领域：

本发明涉及全日面太阳成像仪，尤其涉及采用窄带原子滤光技术的全日面亮度、多普勒速度和磁场强度成像仪。

背景技术：

太阳是离地球最近的一颗恒星，也是与人类关系最为密切一颗恒星。太阳表面活动通常相对平静，但有时也会突然爆发一些复杂而剧烈的活动，如太阳黑子群的出现、耀斑爆发、日冕物质抛射等，这些剧烈活动会向空间抛射大量物质，包括高能粒子、射线、行星际磁云等，同时释放大量能量，一方面，产生的高能粒子、射线等直接威胁到空间飞行器，影响人类太空活动，另一方面，产生的行星际磁云影响地球磁层产生地磁爆，干扰地面无线电通信和大型输电线路设施，对人类的产生和生活产生不可忽视的影响。鉴于太阳活动对太空活动和人类生活有着直接的影响，因此对其现报和预报越来越受到科技工作者的重视。就目前所知，太阳的剧烈活动与太阳物质的运动及太阳磁场的变化存在着一定的联系，这些都会在太阳光谱的变化中得到反映。因此，太阳全日面高分辨率光谱的成像，就成为研究太阳活动的重要手段。

基于原子滤光器(部分文献也称作磁光滤光器)的太阳全日面磁场成像仪(Solar magnetic fields measurements with a magneto-optical filter，A.Cacciani，D.Ricci，P.Rosati，Il Nuovo Cimento C，Italian Physical Society，1990，13(1)：125～130)，利用原子滤光器稳定性好、透射率高、带外抑制强和可成像等诸多优点，通过分别获取太阳钠吸收线在太阳磁场下塞曼分裂成左旋和右旋圆偏光的多普勒蓝移翼和红移翼共四幅太阳的高分辨率光谱图像(B⁺、R⁺、B^-、R^-)，这四幅图像经处理即可获得全日面太阳的多普勒速度和磁场强度信息。

获取上述四幅太阳光谱图像，目前一般采用时序控制分时获得，每幅图像需15秒左右，则需1分钟时间才能获取全部四幅图像。当太阳相对平静时，由于其变化不大，分钟的时间跨度对观测精度不会产生太大影响；而当太阳剧烈活动时，由于其各种参数变化迅速，即便成像时间相隔数秒，对测量的精度和准确度也会产生一定的影响。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种双通道原子滤光全日面太阳成像仪，该成像仪采用两个相同参数的原子滤光器，同时检测太阳光谱中左旋圆偏光和右旋圆偏光的塞曼频移；采用四台干涉仪和四部CCD同时获取四幅太阳的高分辨率光谱图像(B⁺、R⁺、B^-、R^-)，经处理可同时获得全日面亮度、多普勒速度和磁场强度。由于四幅图像是同时获取的，因而有效地提高了太阳磁场强度测量的精度与质量；用固定干涉仪选择多普勒蓝移B和红移R分量，简化了系统结构，为太阳观测提供了一种更佳的探测装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

双通道原子滤光全日面太阳成像仪由望远镜，滤光片，λ/4波片，偏振分光器，两个原子滤光器，两片分光器，四台干涉仪，四部CCD及计算机组成。

望远镜将收集到的太阳光准直，经滤光片滤除背景光后，保留包含钠光谱信息的光线，该光线为太阳光经太阳大气层钠原子吸收和太阳磁场塞曼分裂后，所形成的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，λ/4波片将左旋圆偏振光和右旋圆偏振光转变成垂直偏振光和水平偏振光，垂直偏振光经偏振分束器透射后，进入第一原子滤光器；水平偏振光经偏振分束器反射后，进入第二原子滤光器。

进入第一原子滤光器的光线经过滤后，得到包含多普勒蓝移B⁺和红移R⁺的光线，该光线经第一分光器后，透射光进入第一干涉仪，第一干涉仪滤除红移R⁺，蓝移B⁺进入第一CCD，获得左旋圆偏振光的蓝移B⁺；反射光进入第二干涉仪，第二干涉仪滤除蓝移B⁺，红移R⁺进入第二CCD，获得左旋圆偏振光的红移R⁺；