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《216折轴分光仪光学系统装调原理及步骤》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第17卷,第2期光谱学与光谱分析Vol117,No12,pp12321271997年4月SpectroscopyandSpectralAnalysisApril,1997216折轴分光仪光学系统装调原理及步骤朱永田潘君骅中国科学院南京天文仪器研制中心,210042南京摘要本文简单介绍了用于中国2116米天文望远镜折轴焦点的阶梯光栅分光仪的总体方案,分析了其光学系统的装调要点与步骤,并制订切实可行的装调方案,用最少的辅助工具完成了复杂的光学装调任务。主题词天文光谱仪,光学装调216折轴分光仪总体概况216折轴分光仪是中国2116
2、米天文望远镜的主要附属仪器,最近由南京天文仪器研制中心研制成功,是一台高效阶梯光栅分光仪,结构非常紧凑,光路呈空间分布,多有折转,光学装调难度大。该仪器工作的波段范围是330～1100nm,在狭缝后放置分色滤光片,将整个波段分成红区(560～1100nm)、蓝区(330～580nm),一次观测可同时接收到全段光谱,实际上由两套独立的阶梯光栅分光仪器组成,光路如图1和图2所示。图1216折轴分光仪光路平面图1994年12月23日收124图2阶梯光栅色散后光路图准直镜为离轴抛物面,主色散元件为阶梯光栅,横向色散元件为三棱镜,配备六
3、种焦距不等的照相机能获得不同的线色散,可以满足各种天文研究的需要。短焦照相机为折叠式施密特系统,中焦照相机为离轴折叠式施密特系统,长焦照相机为单块离轴抛物面反射镜。光学系统装调方案首先根据仪器的总体方案,将光路的平面图画在平台上,做为各部套位置参考,用He2Ne激光束模拟光轴,将分色滤光片、小反射镜方位调好固定。一、红区准直镜与蓝区准直镜在狭缝处共焦两块准直镜是参数完全相同的离轴抛物面,它们的焦点均在狭缝位置,把刀口仪放于狭缝处,借用缝前寻星系统的两块平面镜构成自准直光路,原理如图3所示。图3准直镜调整原理刀口仪放在狭缝位置固
4、定不动,调整辅助自准平面镜实现自准。离轴抛物面的象差主要表现为彗差和象散,是由于离轴量不正确产生的,准直镜绕光轴旋转或者沿离轴方向转动即可以消除。二、入射光束在横向色散棱镜的主截面内根据仪器设计要求,经过阶梯光栅色散后各级次闪跃波长的色光在横向色散棱镜的主截125面内,其调整原理如图4所示,整个调整过程分两步进行。图4横向色散棱镜的调整原理11辅助用准直透镜光轴与入射光束光轴重合。找一个焦距为1米的辅助用准直透镜,象质是好的。入射光束的光轴已画在平台上,在其上立一标记,刀口仪的点光源也在光轴上,分居透镜两侧,观察透镜顶点的一系
5、列反射象,调正透镜使这串反射象位于刀口仪点光源与标记之间的连线上即可,否则辅助准直透镜会引进象差。21利用棱镜入射面的剩余反射进行自准,既可以使入射光束垂直于横向色散棱镜的入射面,亦即入射光束在棱镜的主截面内,同时又可以使刀口仪精确地位于辅助准直透镜的焦面上,记录下这一位置以留后用。三、中心波长单色光束垂直于施密特改正板入射面(平面)调整原理如图5所示。图5施密特改正板的调整原理红区中心波长是80级703173nm,光束在棱镜上的入射角i1=58158°,偏向角为D红=57115°;蓝区中心波长是56级402113mm,光束在
6、棱镜上的入射角i1=49193°,偏向角D蓝=39186°。当棱镜转到设计角度时,这两种中心波长的单色光束应该分别垂直于各自的施密特改正板入射面,但装调时这两种波长的单色光源难以找到。He2Ne激光器的输出波长是63218nm,并非中心波长。解决这个矛盾的方法有两种,一种方法是计算63218nm单色光垂直于施密特改正板时在棱镜上的入射角,也就是说分别求偏向角D红=57115°,D蓝=39186°时He2Ne激光束在棱镜上的入射角;另一种方法是计算出63218nm光束与中心波长光束被施密特改正板剩余反射回的象的差距。红区棱镜对6
7、3218nm光束的最小偏向角Dmin=5718°>D红=57115°,因此求D红=57115°时63218nm光束在红区棱镜上的入射角,无解,第一种方法对红区不适合。就63218nm光束而言,当入射角i1=58157°时,偏向角D=5718°,因此63218nm光束与改正板的不垂直度为0165°(5718°-57115°),由改正板剩余反射返回的象与点光源相距2217mm(辅助准直透镜焦距为1米),调整施密特改正板使自准回来的象在点光源正上方2217mm即可。126蓝区棱镜对63218nm光束的最小偏向角Dmin=38149°
8、<39186°。就63218nm光束而言,当偏向角D=39186°时在棱镜上的入射角为i1=4016°将棱镜转到i1=4016°。调整改正板对63218nm光束自准即可。四、改正板的轴对称中心与球面镜的球心重合,且谱线在照相机焦面上的绝对位置与设计相符调整原理如图6所示,在辅
