[發(fā)明專利]全日面多級太陽極紫外光譜成像方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810323272.3
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108680253A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)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(fā)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(tǒng)焦面上，系統(tǒng)焦面處設(shè)置極紫外變間距光柵，聚焦后的太陽極紫外輻射經(jīng)過極紫外變間距光柵色散后分別由五個(gè)級次的探測器接收，其中四個(gè)探測器接收的圖像發(fā)生過色散，中間的一個(gè)探測器接受的圖像未發(fā)生色散，使得空間信息直接從未發(fā)生色散的那個(gè)級次得到，而光譜信息則需要根據(jù)五個(gè)級次成像的反演結(jié)果得出。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)全日面空間和光譜信息同時(shí)觀測，適合觀測CME等大范圍動態(tài)太陽活動，可以獲得太陽爆發(fā)的速度信息，為空間天氣和空間環(huán)境研究提供新的手段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明設(shè)計(jì)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(fā)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(shù)

太陽是唯一可以對之進(jìn)行高時(shí)空光譜分辨率觀測的恒星。同時(shí)，太陽活動是空間天氣變化的源頭，可能引起日地環(huán)境的劇烈變化，對航天、通訊、導(dǎo)航產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。開展太陽活動觀測不僅是科學(xué)研究的需要，也是國家戰(zhàn)略發(fā)展的需求。對日地環(huán)境影響巨大的太陽活動包括耀斑、日冕物質(zhì)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?qū)颖憩F(xiàn)為劇烈的輻射和物質(zhì)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(qū)和日冕。太陽極紫外光譜學(xué)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(shí)可以監(jiān)測日冕物質(zhì)拋射、耀斑等爆發(fā)活動及伴隨現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展過程及其形成機(jī)制，進(jìn)而研究太陽活動與地磁暴、電離層擾動等地球?yàn)?zāi)害性空間天氣事件的因果鏈關(guān)系。

目前，已經(jīng)有多顆衛(wèi)星在多個(gè)波段對太陽活動進(jìn)行了觀測。然而，現(xiàn)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(jī)理的研究。現(xiàn)有太陽觀測儀器都不能實(shí)現(xiàn)同時(shí)對大視場太陽活動區(qū)域空間、時(shí)間和光譜的高分辨率觀測。雖然目前多個(gè)太陽觀測衛(wèi)星都同時(shí)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(nèi)太陽活動過程的瞬時(shí)形態(tài)和速度的同時(shí)成像。所以各國一直嘗試在儀器設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)同時(shí)對太陽大視場的高空間和光譜分辨率成像，相關(guān)的背景技術(shù)參見以下參考文獻(xiàn)：

[[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(jìn)行觀測時(shí)，要保證高光譜分辨能力，不能采用傳統(tǒng)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(shí)，為保證高時(shí)間分辨率，必須摒棄限制視場的狹縫，實(shí)現(xiàn)對大視場區(qū)域的成像。在可見光波段，實(shí)現(xiàn)無狹縫的光譜成像可以有不同方式，然而極紫外波段因?yàn)椴ㄩL很短，不能采用同可見光成像同樣的方式。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前不能獲得太陽爆發(fā)速度的限制，本發(fā)明提出一種全日面多級太陽極紫外光譜成像方法，除實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)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(yīng)的多普勒頻移，從而反演太陽爆發(fā)速度。

本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

可獲得太陽爆發(fā)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：