极紫外望远镜各通道夹角的测量

　　1　引　言

　　极紫外望远镜(EUT)是我国研制的太阳望远镜(SST)的重要组成部分。该系统是由四个正入射多层膜望远镜捆绑在一起[1],实现同时对日观测,以便探测到太阳在各个时刻的的运动变化情况。四个望远镜捆绑在一起,同时对日观测,分别用四个探测器在像面接收系统所成的像。假设四个CCD完全一样,对某一波段可见光最为敏感。(在本文,采用同一波段的可见光进行实验)如果四个单通道的望远镜的通道严格平行,则四幅图像在探测器上的位置严格一致。由于地面装调和发射一系列过程的影响,根本无法保证四个通道严格平行,图像在探测器上的位置不能严格一致,即存在位置误差。如果知道各个通道光轴之间的夹角,天文学家根据夹角值可在像面上进行相应处理,进而把这种位置误差降到最低。通道光轴之间夹角的测量精度必须达到0.1″,而望远镜的分辨率只有0.5″,因此通过光学和机械的方法很难达到这一要求。解决这一问题的方法可采用全日面边缘探测,但由于望远镜的视场为8.5′×8.5′只可探测到太阳直径范围的1/4,因此日面上只有一部分通过望远系统能够把像成在探测器上。本文确定各望远镜通道光轴之间夹角采取了局部边缘探测的方法。

　　2　太阳图像边缘的判断

　　采用边缘探测的关键是如何寻找太阳的边缘。首先分析太阳在探测器上成像情况。太阳在探测器上的成像有如下两种情况。

　　图中的阴影部分表示通过望远系统在探测器上所成的太阳的部分像。图1(a)像是完全对称的圆,显然不存在太阳的边缘。图1(b)存在太阳的部分边缘。选择在探测器上如图1(b)所示的不对称的图像进行分析。这种图像存在太阳的部分边缘。

　　3　各通道夹角计算

　　在探测器上的图像边缘提取三点(a1,b1),(a2,b2),(a3,b3)。假设某一探测器上太阳像中心坐标为(x1,y1)太阳像的半径为r。则有如下的关系式

　　通过以上关系式可计算得太阳像中心坐标(x1,y1)。而实际上太阳中心可能并没有落在探测器上。计算这一点的目的就是将其作为基准点进行比较。用同样的方法,可计算太阳中心坐标在另一探测器上的坐标(x2,y2)。因此可求得太阳像中心由于通道的不平行引起的位移量

　　因此可得两通道的夹角θ=Δl/f,其中f为望远系统的焦距。

　　4　高精度边缘定位的实现

　　夹角的测量精度主要决定于边缘点的定位精度。亚像元边缘定位是一种较好的方法。这里可先考虑全日面观测时对CCD的定位精度的要求。太阳的视场角为32′,考虑一些其它方面的因素,可按36′的视场来考虑,取2048像元的CCD器件,每个像元对应的视场角仍为1.05″,由于测量的精度要达到0.1″,故需要对CCD进行细分,以便满足测量精度。不妨将每个像元21细分,此时每个亚像元对应着0.05″范围,可以满足要求精度[2]。亚像元的高精度边缘定位可采取多种方法实现。多项式插值法实现亚像元高精度边缘定位是一种方便易行的方法。这里采用牛顿插值法进行多项式插值。