[發明專利]全日面多級太陽極紫外光譜成像方法

在審

• 申請號: 201810323272.3
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108680253A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 彭吉龍;張凱;于錢;聶翔宇;馬子良;馮桃君;田東波
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種全日面多級太陽極紫外光譜成像方法，該方法通過入光口的光線被離軸拋物面反射鏡聚焦在系統焦面上，系統焦面處設置極紫外變間距光柵，聚焦后的太陽極紫外輻射經過極紫外變間距光柵色散后分別由五個級次的探測器接收，其中四個探測器接收的圖像發生過色散，中間的一個探測器接受的圖像未發生色散，使得空間信息直接從未發生色散的那個級次得到，而光譜信息則需要根據五個級次成像的反演結果得出。本發明可實現全日面空間和光譜信息同時觀測，適合觀測CME等大范圍動態太陽活動，可以獲得太陽爆發的速度信息，為空間天氣和空間環境研究提供新的手段。

技術領域

本發明涉及屬于光譜成像技術領域，具體而言，本發明設計一種太陽極紫外光譜成像方法，特別是一種基于變間距光柵、可獲得爆發速度的全日面多級太陽極紫外多級光譜成像方法。

背景技術

太陽是唯一可以對之進行高時空光譜分辨率觀測的恒星。同時，太陽活動是空間天氣變化的源頭，可能引起日地環境的劇烈變化，對航天、通訊、導航產生嚴重的影響。開展太陽活動觀測不僅是科學研究的需要，也是國家戰略發展的需求。對日地環境影響巨大的太陽活動包括耀斑、日冕物質拋射（英文為coronal mass ejection，簡稱為CME）等。耀斑和CME等太陽活動在日冕和色球層表現為劇烈的輻射和物質拋射。太陽的極紫外輻射主要源于色球以上的高層大氣，包括太陽過渡區和日冕。太陽極紫外光譜學觀測（包括成像與分光光譜測量）和診斷是研究太陽大氣各層次基本物理過程的最重要手段之一，同時可以監測日冕物質拋射、耀斑等爆發活動及伴隨現象的發生、發展過程及其形成機制，進而研究太陽活動與地磁暴、電離層擾動等地球災害性空間天氣事件的因果鏈關系。

目前，已經有多顆衛星在多個波段對太陽活動進行了觀測。然而，現有對太陽活動觀測的儀器都存在各自的不足之處，制約了我們對CME和耀斑等太陽活動的高精度觀測及對其機理的研究。現有太陽觀測儀器都不能實現同時對大視場太陽活動區域空間、時間和光譜的高分辨率觀測。雖然目前多個太陽觀測衛星都同時搭載極紫外成像儀和光譜儀，但這種方法還是不能得到同一視場內太陽活動過程的瞬時形態和速度的同時成像。所以各國一直嘗試在儀器設計上實現同時對太陽大視場的高空間和光譜分辨率成像，相關的背景技術參見以下參考文獻：

[[1]] Fox J L. Snapshot imaging spectroscopy of the solar transitionregion: The Multi-Order Solar EUV Spectrograph (MOSES) sounding rocketmission [D]. Montana State University, 2013.

[2]Settele A， Carrol T A, Nickelt I, et al. Systematic errors inmeasuring solar magnetic fields with a FPI spectrometer and MDI[J]. Astron.Astrophy., 2002, 386(3):1123-1128.

此外，對太陽活動進行觀測時，要保證高光譜分辨能力，不能采用傳統成像儀利用濾光片和多層膜反射鏡選擇入射譜線的方式，而必須利用光柵分光；同時，為保證高時間分辨率，必須摒棄限制視場的狹縫，實現對大視場區域的成像。在可見光波段，實現無狹縫的光譜成像可以有不同方式，然而極紫外波段因為波長很短，不能采用同可見光成像同樣的方式。

發明內容

針對目前不能獲得太陽爆發速度的限制，本發明提出一種全日面多級太陽極紫外光譜成像方法，除實現傳統極紫外成像觀測耀斑、冕洞等太陽活動及其演化的全部功能外，還可以得到觀測譜段對應的多普勒頻移，從而反演太陽爆發速度。

本發明采用了如下的技術方案：

可獲得太陽爆發速度的全日面多級太陽極紫外光譜成像方法，包括以下步驟：