[發明專利]可區分光球層和日冕層的太陽模擬裝置

有效

• 申請號: 201210575046.7
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103091846A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 孫明哲;張紅鑫;盧振武;卜和陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/30;G02B27/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于日冕觀測領域，應用于實驗室中對日冕觀測的日冕儀實驗過程中，具體涉及可區分光球層和日冕層的太陽模擬裝置。

背景技術

目前，在對日冕觀測的成像儀器研制領域中，儀器在應用到實際觀測之前需要進行實驗室的模擬仿真實驗，太陽模擬裝置成為極其重要的先決條件。它不僅要體現出太陽的強光及相似的寬光譜特性，還要體現出光球層和日冕層的輻射能差距及獨立發光的特性。現有技術中雖有性能優良的太陽模擬儀器，但是有造價昂貴，體積大，所需實驗場地大等諸多的缺點。所以設計出滿足以上對模擬太陽的要求，又適用于在實驗室觀測的太陽模擬裝置，就成為了制約日冕精準有效觀測的瓶頸。

發明內容

本發明為解決現有技術中太陽模擬儀器造價昂貴、體積大、所需實驗場地大等諸多的缺點，制約了日冕觀測實驗的實施的問題，本發明提供一種仿真度高、便攜性好、成本低廉且便于搭建的太陽模擬裝置。

本發明是通過下面技術方案實現：

可區分光球層和日冕層的太陽模擬裝置，該裝置從左到右依次設置照明系統、光球層成像系統、準直系統，照明系統和光球層成像系統置于遮光系統的內部，準直系統與遮光系統的開口緊密封接；

光球層成像系統從左至右包括毛玻璃、第一金屬板、第一透鏡、第二透鏡、衰減片、第二金屬板，且同軸放置；

照明系統發出的光經過毛玻璃被勻化，勻化光入射到第一金屬板，勻化光經過第一金屬板后入射到第一透鏡，勻化光經過第一透鏡后形成平行光，平行光入射到第二透鏡后被會聚到衰減片上，光透過衰減片及第二金屬板的開口后進入準直系統，從準直系統輸出模擬太陽光。

毛玻璃置于第一金屬板的開口處，毛玻璃和第一金屬板位于第一透鏡物方焦面上；衰減片置于第二金屬板的開口處，衰減片和第二金屬板位于第二透鏡的像方焦面上，且兩者位于準直系統的物方焦面上；

遮光系統內部設置第一遮光板和第二遮光板；第一遮光板和第二遮光板的中心開口分別和第一透鏡和第二透鏡的通光孔徑匹配。

光經過第二塊金屬板后以小于180°的范圍出射。

準直系統為平行光管或封裝單片消色差透鏡的鏡筒，且單片消色差透鏡的焦面在鏡筒外。

準直系統的焦距和第二金屬板的開口尺寸有如下關系：

D=f×tan(ω)×2，

其中D為第二金屬板的開口直徑，f為準直系統的焦距，ω為真實太陽光球層邊緣對地的半視角。

本發明的有益效果：本發明通過照明系統提供照明光源，經毛玻璃勻化后將第一金屬板開口照明，此時第一金屬板右側照明輻射角度為180°；第一金屬板經同樣規格的消色差第一透鏡和消色差第二透鏡等比例成像，像面放置第二金屬板，使得第二金屬板的開口和第一金屬板開口的像重合；這樣第二金屬板出射的光輻射角度小于180°，不會對第二金屬板右側太陽模擬面開口外的模擬日冕目標形成照射，可實現模擬太陽光球層和日冕層的獨立發光效果。在第二金屬板靠近照明系統一側緊密放置衰減片，可以通過衰減片的調整達到對光球層和日冕目標能量比的調整。第二金屬板的出射光經準直系統，轉化為平行光出射，模擬來自近乎無窮遠的太陽平行光。照明系統，光球層成像系統都置于遮光系統內，遮光系統有一開口和準直系統連接，整個裝置唯一出射光為經準直系統準直后的平行光。遮光系統兩塊遮光板分別置于第一透鏡和第二透鏡處，結合第一金屬板和第二金屬板達到逐級遮光的目的，這樣避免了環境中的雜散光和來自光源的無用光對模擬太陽面的影響。?

本發明利用氙燈照明，實現了模擬太陽的光球層和日冕層的發光隔離，避免了因互相照射引起的測量誤差，且通過衰減片實現了光球層亮度和日冕層亮度能級比的可調，并用準直系統模擬來自近乎無窮遠的平行光，最接近真實的模擬了太陽。該裝置具有仿真度高、便攜性好、成本低廉且便于搭建等優點。

附圖說明

圖1：可區分光球層和日冕層的太陽模擬裝置示意圖。

圖中：1、照明系統，2、光球層成像系統，3、準直系統，4、遮光系統，2-1、毛玻璃，2-2、第一金屬板，2-3、第一透鏡，2-4、第二透鏡，2-5、衰減片，2-6、第二金屬板，4-1、第一遮光板，4-2、第二遮光板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步詳細說明。

如圖1所示，可區分光球層和日冕層的太陽模擬裝置，該裝置從左到右依次設置照明系統1、光球層成像系統2、準直系統3，照明系統1和光球層成像系統2置于遮光系統4的內部，準直系統3與遮光系統4的開口緊密封接；