[发明专利]日冕仪外掩体位置测量系统及位置测量方法

说明书

日冕仪外掩体位置测量系统及外掩体位置测量方法，通过配置激光回馈干涉系统，调整参考光和测量光，使其分别入射到外掩体的支撑杆和盘面上，被其亚光黑表面直接反射后原路返回形成激光回馈进行测量。根据测得的测量参考光路和测量光路各自的长度变化，结合两光路的结构和参数，可计算日冕仪外掩体的位移及角度变化。借助该装置和方法，可调整外掩体到理想中心位置，并研究在环境温度或振动测试条件变化时，外掩体位置变动对日冕仪杂散光的影响。通过对外掩体位置测量及引入杂散光的定量分析，可进一步改进日冕仪设计，降低整体的杂散光水平。

技术领域

本发明属于空间光学观测技术领域，涉及一种日冕仪外掩体位置变动测量系统及位置变动测量方法。

背景技术

日冕是太阳大气的最外层结构，也是很多太阳物理现象的发生地，如日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)，冕流和早期太阳风演化等，这也是影响近地空间环境和形成空间灾害性天气的主要推手。因此实时和长时间持续观测日冕可以开展诸多与日球层和磁层活动驱动源有关的研究，对于深入认识太阳活动等科学问题，以及空间环境监测和空间天气预报等实用问题都极为重要。

日冕的温度虽然很高，但密度非常底，辐射的光能量密度也非常微弱。通常在很靠近太阳的区域中，日冕的亮度也只有约10^-6B_⊙(B_⊙：日面中心亮度)，而距离太阳越远，日冕的亮度会迅速减弱。因此对微弱的日冕进行观测非常难。通常观测日冕有两种途径，一是当发生日全食时太阳光球层的光被月球挡住，可以观测到其周围暗弱的日冕；二是利用日冕仪直接观测太阳，其在望远镜光路中放置外掩体模拟日全食时的情况进行观测。由于日全食发生的机会非常少，且持续时间很短，日冕仪就成了对日冕进行研究的必要科学仪器。

实现对微弱的日冕光信号探测，外掩式日冕仪在成像物镜之前一定距离放置外掩体遮挡视场中心的太阳直射光。外掩体包括多个相对位置关系严格的遮挡板，利用衍射原理消除来自太阳光球的光，只允许日冕光通过透镜组成像。因此，其边缘残余的衍射光将在日冕仪内形成杂散光，成为影响日冕观测的背景噪声。如果外掩体不能调整到理想的位置，将降低日冕仪整体的杂散光抑制能力，严重的情况下甚至使日冕仪无法工作，尤其对于空间卫星搭载的日冕仪将使在轨性能大大降低。(2006年发射的STEREO卫星搭载的Cor2b日冕仪因为外掩体和内掩体相互偏离过大，严重影响了日冕仪的正常工作)。日冕仪外掩体的准确测量还没有有效的办法，原因是：为减小杂散光，掩体的表面均为黑色的，难以通过光探测进行非接触式测量；且掩体尺寸较小，无法在其上放置目标靶镜进行测量；而若采用测头接触式测量，将改变外掩体的质量分布，且后两种办法都无法实现位置变动测试与日冕仪杂散光测试同时进行，也就难以准确建立起外掩体和仪器杂散光之间的关联关系。因此，如何对外掩体这一影响日冕仪杂散光的关键部件进行非接触式测量，是需要解决的一个难题，这将影响日冕仪的整体杂散光抑制水平。

发明内容

本发明的目的在于针对日冕仪外掩体需要精密测量的需求，尤其是外掩体为黑色消光表面，难以进行非接触式直接测量的问题，提出一种日冕仪外掩体位置测量系统和位置测量方法，从而可提高日冕仪对杂散光的抑制能力，进而提高对日冕的观测质量。

本发明的技术方案为：日冕仪外掩体位置测量系统，日冕仪的物镜正前方安装有外掩体，外掩体与支撑杆连接，所述支撑杆通过二维平移和二维倾斜调节装置安装在日冕仪镜筒上，且支撑杆在镜筒截面内与镜筒轴垂直；还包括激光回馈干涉系统，激光回馈干涉系统测量光路和参考光路出光侧分别发射测量光和参考光，沿参考光路出光侧设置有参考光路反射镜，沿测量光路出光侧设置有测量光路反射镜。

支撑杆连接的二维平移装置可以在日冕仪入射孔径平面内分别沿平行于支撑杆方向和垂直于支撑杆方向调整所述外掩体位移；与所述支撑杆连接的二维倾斜装置可以分别以平行于支撑杆方向和垂直于支撑杆方向为转轴调整所述外掩体倾角。

日冕仪外掩体位移测量方法，包括以下步骤：