Устройство для измерения лучевых скоростей звезд Советский патент 1984 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения лучевых (радиальньк) скоростей звезд по величине доплеровского смещения спектральных линий фотоэлектрическим методом с применением маски-копии звездного спектра. Известен спектрометр лучевых скоростей, который содержит маску-копию звездного спектра, механизм перемещения с отсчетным устройством, фокусирующую оптику, светоприемник и уси лительно-регистрирующую аппаратуру Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности накопления и усреднения сигнала для исключения атмосферных помех, неустойчивость к температурным изменениям; механическая неточность узла перемещения маски, в которой возникают ошибки, связанные с гнутием при различных положениях телескопа, люфтами и качеством изготовления винта и скользящих поверхностей. Известно устройство для измерения лучевых скоростей звезд, содержащее телескоп, спектрограф с расширителем спектра с установленной на нем кассетной приставкой, состоящей из маски-копии звездного спектра в виде прозрачной пластины с металлическим покрытием, в котором выполнены параллельные между собой щели, соответствующие линиям поглощения в спек ре исследуемой звезды, фокусирующей системы и последовательно соединенных фотоумножителя, усилителя и блока накопления фотонных импульсов, подключенного к ЭВМ. Кроме маски, фокусирующей оптики и ФЭУ, устанавливаемых на кассетной части спектрографа, в известном устройстве за входной щелью внутри спек рографа устанавливается плоскопарал лельная пластинка, приводимая в коле бание генератором качания. Колебания пластины вокруг оси параллельной щели спектрографа вызывают продольные качания спектра относительно маски в направлении дисперсии спектрографа. Величина сдвига спектра определяется датчиком положения пластины и вводится для обработки в электронный блок накопления сигнала 2 . В результате накопления и устреднения нескольких сканов увеличивается точность измерений (0,8-0,5 км/с) за счет уменьшения атмосферных помех, однако остаются ошибки, связанные с механическим исполнением узла качания плоскопараллельной пластины, неточностью датчика положения пластины. Узел качания пластины остается чувствительным к термическим и механическим деформациям, что является недостатком устройства. Целью изобретения является повышение точности измерения скорости при упрощении конструкции устройства. Цель достигается тем, что в известном устройстве для измерения лучевых скоростей звезд, включающем телескоп, спектрограф с расширителем спектра с установленной на нем кассетной приставкой, состоящей из маскикопии звездного спектра в виде прозрачной пластины с металлическим покрытием, в котором выполнены параллельные щели, соответствующие линиям поглощения в спектре исследуемой звезды, фокусирующей системы и последовательно соединенных фотоумножителя, усилителя и блока накопления фотонных импульсов, подключенного к ЭВМ, параллельные щ€;ли маскикопии звездного спектра расположены под углом а к нормали относительтельно направления дисперсии спектрографа, при этом величина угла (f определяется выражением , . где V - диапазон измеряемых скоростей;i - средняя длина волны наблюдаемого спектра; Н - высота перемещения спектра в фокальной плоскости от расширителя спектрографа;О - дисперсия спектрографа; С - скорость света, между щелями параллельно направлеию дисперсии спектрографа в маскеопии звездного спектра выполнены ополнительные реперные щели, растояние между которыми определяется ыражением де И - ширина спектра, получаемая в результате работы расширителя спектра; N - заданное число интервалов скорости, на которые разбивается весь измеряемый диапазон скорости, а выход расширителя спектра спектрографа соединен с входом блока накопления фотонных импульсов. На фиг.1 представлена схема устройства для измерения лучевых скорос тей звезд на фиг.2-маска-копия; на фиг.З и 4 - графики, поясняющие характер выходного сигнала устройства Устройство содержит серийный астрономический спектрограф 1 с входной щелью 2 и расширителем спект ра и устанавливаемую на кассетную часть спектрографа приставку, содержащую последовательно расположенные маску 3, фокусирующую систему 4 и фотоумножитель (ФЗУ) 5, подсоединенный к усилителю 6, выход которого соединен с блоком 7 накопления фотон ных импульсов с ЭВМ 8 и регистратором 9. Маска (фиг.2) выполнена путем изготовления прорезей в металлическом покрытии, нанесенном на прозрач ную пластину. В известном устройстве измерение лучевой скорости в заданном интервале требует смещения маски относительно спектра на величину, определяемую по формуле Доплера, что соот ветствует при заданной дисперсии D спектрографа расстоянию на фотопластинке (маске) 2 Продольное перемещение спектра в предлагаемом устройстве заменяется на поперечное. При этом для обеспечения сдвига маски относительно спектра на величину 2-- ходимо прорезь расположить наклонно Величина перемещения в поперечном направлении определяется ха эактерист ками расширителя звездного спектра, а величина наклона прорезей if в маске находится из отношения кате.тов и равна 2Vz. ITcTD Расстояние между реперными линиями находится по заданному числу, на которое разбивается весь измеряемый диапазон скоростей. Установка маски с наклонными щелями устраняет необходимость встраивать внутрь спектрографа (что не всегда возможно в ряде спектрографов) дополнительный узел с плоскопараллельной пластиной, генератором и датчиком положения пластины. При этом устраняются ошибки,,связанные с механическими и термическими деформациями этих узлов. Конструкция приставки, устанавливаемой на кассетной части спектрографа, существенно упрощается и выполняется из единого тубуса, несущего маску 3, оптикУ 4 и ФЭУ 5. Устройство работает следующим образом. Свет от звезды фокусируется телескопом на входную щель 2 спектрографа, разлагается спектрографом 1 в ниточный спектр и проектируется на маску 3. Излучение, проходящее через маску, собирается оптической системой 4 и направляется на фото-катод ФЭУ 5. Возникаемый в последнем ток усиливается усилителем 6 и подается в блок 7 накопления импульсов, после чего поступает для обработки в ЭВМ 8 и регистратор 9. При включении расширителя спектра ниточный спектр звезды, смещаясь от одного края маски к другому, последовательно пересекает репервые линии, и излучение непрерывного спектра звезды показывает в этот момент увеличение тока в светоприемник ФЭУ, а в регистрирующей части возникают импульсы, сигнализирующие о положении спектра относительно маски. Прохождение абсорбционных деталей спектра по наклонным щелям маски вызывает изменение тока светоприемника, который зарегистрирует минимальный сигнал при совпадении линий поглощения с линиями маски. При нулевом доплеровском смещении сигнал имеет вид, изображенный на фиг.З, а при наличии доплеровского смещения минимум сигнала сместится относительно прежнего положения, и лучевая скорость звезды определяется по отношению к реперным меткам (фиг.А). Преимуществами изобретения являются отсутствие дополнительных механических узлов перемещения маски, вносящих неизбежные ошибки измерений, компактность и полная жесткость светоприемной части, отсутствие допол нительных датчиков и электронных блоков, дающих и обрабатьшающих инфор

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛУЧЕВЫХ СКОРОСТЕЙ ЗВЕЗД, содержащее Телескоп, спектрограф с расширителем спектра с установленной на нем кассетной приставкой, состоящей из маски-копии звездного спектра в виде прозрачной пластины с металлическим покрытием, в котором выполнены параллельные щели, положение которых соответствует положению линии поглощения в спектре исследуемой звезды, фокусирующей системы и по-, следовательно соединенных фотоумножителя, усилителя и блока накопления фотонных импульсов, подключенного к ЭВМ, отличающееся тем, что, с целью повышения его точности и упрощения конструкции, параллельные щели маски-копии звездного спектра расположены под углом Cf к нормали относительно направления дисперсии спектрографа при этом величина угла tp соответствует выражению . , Vz (ji-arcid --- 1 to D-C-H где „ - диапазон измеряемых скоростей; - средняя длина волны наблюдаемого спектра; j5 - дисперсия спектрографа Н - высота перемещения спектра в фокальной плоскости от (Л расширителя спектрографа; С - скорость света, между щелями параллельно направлению дисперсии спектрографа в маске-копии звездного спектра выполнены реперные щелн, расстояние между которыми соответствует формуле ю 4 о to 4 где И ширина спектра, получаемая to при действии расширителя спектра; N заданное число интервалов скорости, на которые разбит весь измеряемый диапазон скорости, а выход расширителя спектра спектрогра( соединен с входом блока накопления фотонных импульсов.