Способ измерения дифференциальной лучевой скорости Советский патент 1987 года по МПК G01J3/06 

Huooui ri. iiiic (ЯМ 1ся к астрофизическим измс р 1:ия i: оожет быть использо- . 1я . . :, : liiiH параметров движения isemecTii; i поверхности самосветящихся протяженных объектов, например Солнца.

Целью изобретения является уменьшение влияния помех, создаваемых атмосферными неоднородное --ими вне спектрографа.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

В состав устройства входят поляризационная призма 1, Х/4-ги астина 2, входная щель спектрографа 3, электрооптический модулятор 4 пространственного положения лучей, коллиматор 5, дифракционная решетка 6, плоское зеркало 7, камерное зеркало 8, оптический фильтр 9, щелевые диафрагмы фотометров 10 и 11, фотоприемники 12 и 13, селективные усилители 14 и 15, фазовые детекторы 16 и 17, дифференциальный усилитель 18, генератор 19 модулирующего и опорных сигналов.

По сравнению с прототипом устройство дополнительно содержит плоское зеркало 7, оптический фильтр 9, фотометр И, 13, 15, 17 нулевого порядка и дифференциальный усилитель 18, входы которого соединены с выходами фазовых детекторов 16, 17. Плоское зеркало 7 установлено с возможностью поворота его в плоскости дисперсии д.тя восстановления хода лучей недиспергированного света при повороте дифракционной рещетки, что связано со сменой рабочей фраунгофе- ровой линии. Оптический фильтр 9 является сменным и служит для ограничения интенсивности света в фотометре нулевого порядка, которая на несколько порядков превышает интенсивность в фраунгоферовой линии.

Устройство работает следующим образом.

С помощью поляризационной призмы 1, электрооптического модулятора 4, спектрографа 5, 6, 8 и зеркала 7 на щель фотометра 11 нулевого порядка направляется пучок недиспергированного света, при этом на щели основного фотометра 10 устанавливается рабочая фраунгоферова линия. При работе электрооптического модулятора 4 пространственное расположение двух переналоженных изображений в нулевом порядке меняется, что нриводит к модуляции интенсивности света, прощедщего через щелевую диафрагму фотометра 11.

Колебания интенсивности регистрируются фотоприемником 13, выходной сигнал которого через усилитель 15 и фазовый детектор 17 поступает на вход дифференциального усилителя 18. Управляюнще входы фазовых детекторов 16, 17 соедине)1ы с противофазными выходами генератора 19. Сигнал на выходе дифференциального усилителя 18 освобождается таким образом от влияния вариаций угла прихода разнополяризован- ных лучей.

0

При осуществлении способа используют тот факт, что спектральная линия в спектрографе есть монохроматическое изображение входной щели в свете исследуемого источника. Пространственное положение этого изображения на выходе спектрографа зависит не только от длины волны светового излучения для данной фраунгоферовой линии с учетом ее доплеровского смещения и дисперсии, но и от угла между оптической осью спектрографа и направлением световых лучей на входе его. В нулевом порядке спектрографа изображение входной щели представляет яркую узкую полоску недиспергированного света, пространствен5 ное положение которой не зависит от физических свойств источника и определяется только углами световых лучей на входе спектографа.

Таким образом, в смещениях спектраль0 ной линии содержится информация о лучевых скоростях источника и углах прихода лучей, тогда как подобные смещения в нулевом порядке содержат информацию только об углах прихода. Распределение интенсивс: ности В нулевом порядке при узкой входной подобно контуру эмиссионной линии с отсутствующим непрерывным спектром. Поскольку при дифференциальных измерениях разность углов прихода по атмосферным причинам составляет единицы дугоQ вых секунд (об этом можно судить по средней величине дрожания изображения Солнца), то контуры двух изображений щели в нулевом порядке всегда переналажены. С помощью зеркальной оптики недиспергированный свет направляют на щель фотометра

5 таким образом, чтобы центр щели располагался симметрично относительно каждого из контуров. Пространственная .модуляция осуществляется также, как в прототипе.

На частоте модуляции регистрируют ко- 0 лебания интенсивности светового потока, проходящего в щель фотометра. Амплитуда и фаза сигнала зависят от величины и знака разности углов прихода разнополяризован- ных лучей на входе спектрографа. При этом учитывают, что фаза переменного сигнала в нулевом порядке (эмиссионный контур) противоположна фазе аналогичного сигнала в фраунгоферовой линии (контур поглощения). Об истинной лучевой скорости судят по разности зарегистрированных сигналов, прощед- 0 ших фазовое детектирование и нормировку на калибровочные множители, учитывающие различие каналов.

Формула изобретения

5 Способ измерения дифференциальной лучевой скорости по авт. св. № 957009, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния помех, создаваемых атмосферными

неоднородностями вне спектрографа, на измерения дифференциальной лучевой скорости, одновременно формируют два изображения входной щели в нулевом порядке спектрографа, на частоте модуляции регистрируют колебания интенсивности недиспергированного светового потока в зоне переналожения изображений и по разности сигналов, зарегистрированных в нулевом порядке спектрографа и в фраунгоферовой линии, осуществляют коррекцию измерений дифференциальной лучевой скорости.

Изобретение относится к области астрофизических измерений и может быть использовано для исследования движения вещества на поверхности протяженных самосветящихся объектов, например Солнца. Цель изобретения - уменьщение влияния помех, создаваемых атмосферными неодно- родностями вне спектрографа на измерения дифференциальной лучевой скорости. При реализации способа измерения дифференциальной лучевой скорости используют телескоп и дифференциальный спектрограф. Световой пучок в фокальной плоскости телескопа делят на два пучка. Эти пучки поляризуют по кругу во взаимно противоположных направлениях. Совмещают на входной щели спектрографа исследуемые детали изображения. Одновременно формируют два изображения входной щели в нулевом порядке спектрографа. Модулируют пространственное положение спектральных компонент. На частоте модуляции регистрируют колебания интенсивности недиспергированного светового потока в зоне переналожения изображений и диспергированного светового потока в двух крыльях фраунго- феровой линии. По разности сигналов, зарегистрированных в нулевом порядке спектрографа и в фраунгоферовой линии, осуществляют коррекцию измерений дифференциальной лучевой скорости, которую определяют по изменению интенсивности света в двух крыльях фраунгоферовой линии. 1 ил. iS СП со ND СО оо а сд KJ

5