[发明专利]一种高灵敏度日冕仪杂光检测装置

说明书

本发明提供一种高灵敏度日冕仪杂光检测装置，涉及天文目标观测和检测领域，该装置包括：低亮度太阳模拟装置、带通滤光片和单光子计数成像探测器；所述的带通滤光片设置在待测日冕仪和单光子计数探测器中间，所述单光子计数探测器设置在待测日冕仪的焦面上；所述的低亮度太阳模拟装置发出32′全视场的模拟太阳光进入待测日冕仪，带通滤光片对待测波段进行波长选择，单光子计数成像探测器检测待测日冕仪的杂光亮度和太阳日面亮度。本发明通过分别测量太阳日面辐射和日冕仪杂光辐射，即可实现对日冕仪杂光抑制能力的检测，克服了在低海拔地区由于大气散射的影响导致无法利用太阳辐射直接进行日冕仪杂光抑制能力检测的困难。

技术领域

本发明属于天文目标观测和检测领域，具体涉及一种高灵敏度日冕仪杂光检测装置。

背景技术

在光学技术领域，杂光抑制水平是衡量光学仪器的重要指标之一，尤其是测量日冕的仪器，对杂光抑制能力要求很高。这类仪器是在很强的太阳日面辐射的边缘获取微弱的日冕图像，日冕亮度相对于太阳日面而言极其微弱，在可见光波段靠近日面边缘的内日冕亮度只有10^-5B_⊙(B_⊙：日面中心亮度)，距离日面中心2.5R_⊙(R_⊙：太阳半径)的外日冕亮度更是低至10^-7B_⊙，距离日面中心越远，日冕亮度越微弱。因此，杂光抑制能力就成为日冕成像仪研制成败的关键因素，通常采用模拟的高亮度光源，照射太阳日冕成像仪，实际检测日冕成像仪的杂光抑制能力。这类测试仪器所采用的太阳模拟器需要实现32′范围内具有接近一个太阳常数的紫外和可见波段辐射，实现困难，而且造价昂贵。

在国内日冕仪杂光抑制水平检测方面，中科院长春光机所联合山东大学开展了与日冕观测相关的科研计划，针对地基日冕仪光学系统的杂散光抑制水平开展了相关的检测工作，研究团队主要采用高亮度太阳模拟光源和制冷CCD相机结合的探测方法，由透射式平行光管发出具有太阳日面发散角的无穷远平行光，在透射式日冕仪的焦面处采用制冷CCD相机成像，不断调节CCD相机的曝光时间，分别获取太阳日面图像和日冕区域杂光图像，然后利用软件读取对应图像的灰度值，计算出不同太阳半径位置处日冕仪的杂散光抑制能力，研究团队采用该检测方法在实验室测得可见光波段内日冕处的杂散光抑制水平达到了10^-6B_⊙，2018年10月22日，在云南丽江高美谷高海拔观测站获得了太阳E日冕530.3nm波段的图像，填补了国内地基日冕图像获取的空白。

在国际日冕仪杂光抑制水平检测方面，意大利联合欧洲多家科研机构针对将于2019年底发射的Solar Orbiter Metis日冕仪，采用了基于标准太阳亮度光源的太阳模拟器和光电二极管微光探测的杂光检测方法，由高亮度光源发出具有一个太阳常数的强光，太阳模拟器发出具有32′视场的模拟太阳光照射Metis日冕仪，在日冕仪焦面处采用光电二极管采集电信号，然后转换成光亮度值，得到不同太阳半径位置的日冕仪杂散光抑制能力。

根据对日冕仪杂散光抑制水平检测的国内外文献及专利的调研情况来看，该领域技术还存在以下问题：

1、中科院长春光机所和山东大学针对地基日冕仪的杂光检测方法，采用透射式平行光管作为太阳光模拟装置，光源发出的强光照射平行光管的透镜后，会在透镜内部产生多次反射杂光，进入日冕仪内部产生影响检测精度的杂光和鬼像；成像器件采用制冷CCD相机，由于目前制冷CCD靶面尺寸受限，难以实现对覆盖全视场不同太阳半径位置的杂光进行同时检测，而且在大气环境下制冷CCD会结霜，同时存在较大的暗噪声，这些都会对杂光信号的测量产生难以避免的干扰，影响杂光检测的精度。

2、国际上意大利研究团队针对Metis日冕仪的杂光检测方法，需要搭配具有一个太阳常数的标准亮度太阳光源，在杂光检测前必须对光源的亮度进行精确定标。此外，由于采用光电二极管在日冕仪的焦面进行光信号的检测，二极管同样需要精确定标，造价昂贵。而且由于二极管无法显示采集图像，检测结果不直观，光电二极管的接收面积很小，难以一次性覆盖需要检测的日冕仪全视场，实时性较差。

发明内容