УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ КОРОНЫ Российский патент 2004 года по МПК G02B23/00 

Изобретение относится к области астрономии и может использоваться для наблюдения солнечной короны в момент затмения.

Известны способы для получения изображения короны в моменты солнечных затмений, согласно которым выполняют несколько кадров с разной экспозицией и затем получают одно изображение лучшего качества; также используют близко расположенный к фокальной поверхности фильтр с распределением оптической плотности для компенсации яркости короны [1].

Наиболее близким техническим решением является устройство с угловым фильтром [2]. Устройство состоит из телескопа, компенсатора яркости, в качестве которого используется угловой фильтр, и фотоприемника. Угловой фильтр представляет собой систему оптических элементов: светофильтр, пластинку λ/2, кристаллы исландского шпата, расположенные между скрещенными поляроидами и четвертьволновыми пластинками. При конструировании углового фильтра использовано свойство кристаллической пластины (вырезанной перпендикулярно кристаллографической оси), помещенной между скрещенными поляроидами, образовывать коноскопическую картину в фокальной плоскости объектива. Для устранения изоклин креста коноскопической картины из поля зрения кристаллическая пластина помещена между двумя четвертьволновыми пластинами.

В угловом фильтре рабочее поле образует центральное пятно коноскопической картины. В центре пятна пропускание минимальное, на первом интерференционном светлом кольце - максимальное. Чтобы приблизить распределение пропускания в угловом фильтре к фотометрическому градиенту яркости солнечной короны, в фильтре установлены два каскада одинаковых поляризационных ступеней.

Недостатками известного устройства являются значительная интенсивность рассеянного света вследствие большого количества оптических поверхностей, что уменьшает контраст изображения. Кроме того, используемые в устройстве четвертьволновые пластины являются строго четвертьволновыми только для определенной длины волны, что сужает рабочий спектральный диапазон.

Целью предлагаемого решения является расширение спектрального диапазона при одновременном уменьшении рассеянного света и световых потерь.

Поставленная цель достигается тем, что компенсатор яркости выполнен в виде совокупности нескольких “компенсационных элементов” (КЭ), каждый из которых виньетирует приходящее излучение по закону, близкому к обратному распределению яркости короны по радиусу. Эти КЭ расставляют в кольцевой зоне или по всей апертуре.

На фиг.1 представлена упрощенная оптическая схема предлагаемого устройства, где 1 - телескоп, 2 - компенсатор яркости, 3 - фотоприемник. Перед входной апертурой устанавливается параллельно несколько КЭ на некотором расстоянии. КЭ состоит из внешнего затмевающего диска диаметром d, расположенного на расстоянии L от отверстия диаметром D - фиг.2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Если ось КЭ направить на центр Солнца, то при некотором расстоянии L прямые солнечные лучи не будут попадать в отверстие. При этом часть короны окажется завиньетированной. Угловое расстояние Δ, с которого мы можем наблюдать невиньетированную корону, определится как Δ=(D+d)/2L. На расстояниях, меньших Δ, корона оказывается завиньетированной, что позволяет скомпенсировать яркость короны, быстро падающую с расстоянием. В данном случае внешний затмевающий диск несет аподизирующую функцию, т.е. выравнивает освещенность изображения различных участков короны. Расстояние Δ определяется из динамического диапазона фотоприемника и аподизационной функции диска. Разрешение устройства зависит от диаметра рабочего поля апертуры, заполненного КЭ. Свет, прошедший через компенсатор яркости, попадает в оптическую систему телескопа, который строит на фотоприемнике изображение солнечной короны.

Таким образом достигается необходимая компенсация яркости короны в зависимости от углового расстояния от солнца. При этом такая компенсация не чувствительна к выбранному спектральному диапазону, а количество рассеянного света эквивалентно рассеянию от оправы объектива.

Предварительные оценки показывают: используемый спектральный диапазон предлагаемого устройства составляет от 400 до 1000 нм, количество рассеяного света составляет 10^-2-10^-3, что в 1,5-2 раза меньше, чем у прототипа.

Список использованных источников

1. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. - М.: Наука, 1977.

2. Скоморовский В.И., Дружинин С.А., Салахутдинов Р.Т., Папушев П.Г. Результаты наблюдения солнечного затмения 11 июня 1991 года с территории Мексики. //Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. - Иркутск, вып.108, с.156-163, 1998.

Устройство для наблюдения солнечной короны состоит из телескопа, компенсатора яркости и фотоприемника. Компенсатор яркости выполнен в виде совокупности нескольких компенсационных элементов, расположенных в рабочем поле входной апертуры. Каждый компенсационный элемент состоит из внешнего затмевающего диска диаметром d, расположенного на расстоянии L перед отверстием диаметром D во входном люке телескопа. Угловое поле Δ виньетированной короны определяется соотношением Δ=(D+d)/2L. Обеспечивается расширение спектрального диапазона при одновременном уменьшении рассеянного света и световых потерь. 2 ил.

Устройство для наблюдения солнечной короны, состоящее из телескопа, компенсатора яркости и фотоприемника, отличающееся тем, что компенсатор яркости выполнен в виде совокупности нескольких компенсационных элементов, расположенных в рабочем поле входной апертуры, при этом каждый компенсационный элемент состоит из внешнего затмевающего диска диаметром d, расположенного на расстоянии L перед отверстием диаметром D во входном люке телескопа, причем угловое поле Δ виньетированной короны определяется соотношением Δ=(D+d)/2L.