Akustooptichesky_spektrometr_SPIKAM_6 (1239100), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Рис. 1 Упрощенная оптическая схема двухканального спектрометра СПИКАМ. 1- апертура УФ спектрометра; 2- зеркало телескопа; 3- щель (убирающаяся); 4- вогнутая дифракционная решетка; 5- усилитель изображения; 6- ПЗС матрица; 7- линзовый телескоп канала ближнего ИК; 8-диафрагма поля зрения; 9, 11, 13 – вспомогательные линзы; 10- акустооптический фильтр; 12- ловушка прямого света; 14-15- детекторы ИК канала; 16- апертура для солнечного просвечивания; 17-21 детали для ввода солнечного света в УФ и ИК каналы.
Рис. 2 Блок-схема электроники ИК-спектрометра СПИКАМ Лайт.
Рис. 3. Пример лабораторных калибровочных спектров СПИКАМ-ИК. Спектры представлены в зависимости от частоты возбуждения акустической волны; соответствующие длины волн возрастают справа налево.
а- в качестве источников использованы лампа накаливания, дающая непрерывный спектр, два многомодовых диодных лазера (1224 и 1556 нм), и HeNe лазер на длине волны 1152 нм. Источники освещают диффузный экран, наблюдаемый прибором. Две кривые соответствуют различным поляризациям. Заметна полоса поглощения H2O в воздухе лаборатории.
б-в- увеличенные участки того же спектра. Расстояние между соседними модами лазерного диода 1556 нм около 1 нм.
Рис. 4. Измеренная форма аппаратной функции прибора для двух каналов. Теоретическая аппаратная функция прибора описывается как 
. Сплошная линия – первый канал, пунктир – второй канал ИК-спектрометра.
Рис. 5 Типичный атмосферный спектр, измеренный при помощи летной модели спектрометра СПИКАМ-ИК при низком положении Солнца над горизонтом во время наземных калибровок. Солнечный вход прибора направлен на Солнце.
Рис. 6 Режимы наблюдений СПИКАМ Лайт
Рис. 7 Примеры различных режимов измерений ИК-спектрометра СПИКАМ. а – полный спектр. Длительность измерения 24 с. б, в - три «окна» и «точки»: комбинации позволяющие измерять самые интересные участки спектра с полосами поглощения H2O, CO2, и несколько участков континуума. б – режим для надирных наблюдений:, в - режим для солнечных затмений. Длительность измерения 6 с. ADU – условные единицы измерения прибора.
Рис.8. Спектр темнового сигнала ИК-спектрометра СПИКАМ для двух измерительных каналов (вверху). Внизу – временная эволюция темнового сигнала на частоте 91.9 МГц. Темновой сигнал на втором детекторе значительно выше и он сильнее меняется в процессе измерения. Орбита 682. Наблюдения Фобоса проводились с большого расстояния, в ИК-диапазоне сигнал зарегистрирован не был.
Рис.9 Пример коррекции спектра за темновой сигнал. Пунктир – исходный спектр, точка-тире – темновой сигнал, сплошная – скорректированный спектр. Орбита 30.
Рис.10 (вверху) Спектр СПИКАМ, записанный на орбите 30, свернутый с разрешением спектрометра ОМЕГА. Сплошная линия – спектр, свернутый с разрешением прибора ОМЕГА, пунктир – исходный спектр.
Рис 10 (внизу) Сравнение четырех калибровочных кривых первого канала для различных параметров ИК-спектрометра: мощности радиочастоты, коэффициента усиления, времени накопления. Основное влияние на форму калибровочной кривой оказывает мощность радиочастоты, подаваемая на кристалл. Условные обозначения: DAC – мощность акустооптического сигнала в условных единицах, gain – коэффициент усиления, CP – время накопления, мс.
Рис 11 Яркость эквивалентная шуму прибора в рабочем диапазоне длин волн для двух детекторов. Приведены ориентировочные значения отношения сигнал/шум при надирных наблюдениях Марса.
Рис.12а Участок измеренного откалиброванного спектра СПИКАМ-ИК в полосах водяного пара и углекислого газа. Приведены данные для двух измерительных каналов. Спектры усреднены по 10. Орбита 30: Ls 337.5, долгота 61, широта -46, местное время 13:35.
Рис.12б Сравнение измеренного спектра с модельными результатами в полосе водяного пара. Верхняя кривая соответствует солнечному спектру, скорректированному в соответствии со спектральным ходом альбедо поверхности. Орбита 1023.
Рис.13 Спектр эмиссии синглетного кислорода 1.27 мкм, записанный на орбите 262. Для сравнения представлены спектры с эмиссией (высокие широты) и без эмиссии (низкие широты). Справа показан общий вид спектром, записанных на орбите, слева – диапазон спектра с эмиссией в единицах МРэлей/нм. Усреднение по 20 спектрам. Орбита 262, Ls13.3°.
1 - широта 37.7°, долгота 349,7°, местное время 11.5, SZA 33.2°
2 - широта 58.1°, долгота 350,0°, местное время 11.7, SZA 52.9°
3 - широта 67.4°, долгота 351,4°, местное время 12.0, SZA 62.0°
Рис. 14 Примеры спектров, содержащих характерные полосы водяного и CO2 льда, записанные спектрометром СПИКАМ. (а) - начало весны в северных полярных широтах (орбита 262, Ls 13.3°), 1 - широта 36.7°, 2 - широта 67.1°; (б) - конец весны в районе южного полюса (орбита 1920, Ls 249°), 1 - широта -79°, 2 - широта -68°.
Рис. 15 Солнечные затмения. Вертикальные профили поглощения на луче зрения (а) и аэрозольной экстинкции (б) на длине волны 1274 нм. Более низкий северный полярный профиль контрастирует с протяженными высокими профилями, которые соответствуют средним широтам южного полушария.
1 - орбита 1468, долгота 186°, широта -39°, Ls 173°
2 - орбита 1478, долгота 283°, широта -36°, Ls 173°
3 - орбита 1575, долгота 98°, широта 78°, Ls 190°
4 - орбита 1597, долгота 120°, широта -6.7°, Ls 193°
ПОДПИСИ К ТАБЛИЦАМ
Таблица 1 Основные характеристики ИК канала прибора СПИКАМ
Таблица 2 Результаты расчетов акустооптического фильтра
Таблица 3 Зависимость полуширины аппаратной функции от длины волны для двух каналов СПИКАМ-ИК (температура -20°C)
Таблица 4 Статистика измерений СПИКАМ в различных режимах наблюдений с января 2004 по апрель 2005г.
Таблица 5. Конфигурация «точек»
Рис. 1 Упрощенная оптическая схема двухканального спектрометра СПИКАМ. 1- апертура УФ спектрометра; 2- зеркало телескопа; 3- щель (убирающаяся); 4- вогнутая дифракционная решетка; 5- усилитель изображения; 6- ПЗС матрица; 7- линзовый телескоп канала ближнего ИК; 8-диафрагма поля зрения; 9, 11, 13 – вспомогательные линзы; 10- акустооптический фильтр; 12- ловушка прямого света; 14-15- детекторы ИК канала; 16- апертура для солнечного просвечивания; 17-21 детали для ввода солнечного света в УФ и ИК каналы.
5-6
2
4
19
3
13-15
13
Рис. 2 Блок-схема электроники ИК-спектрометра СПИКАМ
Рис. 3. Пример лабораторных калибровочных спектров СПИКАМ-ИК. Спектры представлены в зависимости от частоты возбуждения акустической волны; соответствующие длины волн возрастают справа налево.
а- в качестве источников использованы лампа накаливания, дающая непрерывный спектр, два многомодовых диодных лазера (1224 и 1556 нм), и HeNe лазер на длине волны 1152 нм. Источники освещают диффузный экран, наблюдаемый прибором. Две кривые соответствуют различным поляризациям. Заметна полоса поглощения H2O в воздухе лаборатории.
б-в- увеличенные участки того же спектра. Расстояние между соседними модами лазерного диода 1556 нм около 1 нм.
Рис. 4. Измеренная форма аппаратной функции прибора для двух каналов. Теоретическая аппаратная функция прибора описывается как . Сплошная линия – первый канал, пунктир – второй канал ИК-спектрометра.
Рис. 5 Типичный атмосферный спектр, измеренный при помощи летной модели спектрометра СПИКАМ-ИК при низком положении Солнца над горизонтом во время наземных калибровок. Солнечный вход прибора направлен на Солнце.
Рис. 6 Режимы наблюдений СПИКАМ
Рис. 7 Примеры различных режимов измерений ИК-спектрометра СПИКАМ. а – полный спектр. Длительность измерения 24 с. б, в - три «окна» и «точки»: комбинации позволяющие измерять самые интересные участки спектра с полосами поглощения H2O, CO2, и несколько участков континуума. б – режим для надирных наблюдений:, в - режим для солнечных затмений. Длительность измерения 6 с. ADU – условные единицы измерения прибора.
Рис.8. Спектр темнового сигнала ИК-спектрометра СПИКАМ для двух измерительных каналов (вверху). Внизу – временная эволюция темнового сигнала на частоте 91.9 МГц. Темновой сигнал на втором детекторе значительно выше и он сильнее меняется в процессе измерения. Орбита 682. Наблюдения Фобоса проводились с большого расстояния, в ИК-диапазоне сигнал зарегистрирован не был.
Рис.9 Пример коррекции спектра за темновой сигнал. Пунктир – исходный спектр, точка-тире – темновой сигнал, сплошная – скорректированный спектр. Орбита 30.
Рис.10 (вверху) Спектр СПИКАМ, записанный на орбите 30, свернутый с разрешением спектрометра ОМЕГА. Сплошная линий – спектр, свернутый с разрешением прибора ОМЕГА, пунктир – исходный спектр.
Рис 10 (внизу) Сравнение четырех калибровочных кривых первого канала для различных параметров ИК-спектрометра: мощности радиочастоты, коэффициента усиления, времени накопления. Основное влияние на форму калибровочной кривой оказывает мощность радиочастоты, подаваемая на кристалл. Условные обозначения: DAC – мощность акустооптического сигнала в условных единицах, gain – коэффициент усиления, CP – время накопления, мс.
Рис 11 Яркость эквивалентная шуму прибора в рабочем диапазоне длин волн для двух детекторов. Приведены ориентировочные значения отношения сигнал/шум при надирных наблюдениях Марса.
Рис.12а Участок измеренного откалиброванного спектра СПИКАМ-ИК в полосах водяного пара и углекислого газа. Приведены данные для двух измерительных каналов. Спектры усреднены по 10. Орбита 30: Ls 337.5, долгота 61, широта -46, местное время 13:35.
Рис.12б Сравнение измеренного спектра с модельными результатами в полосе водяного пара. Верхняя кривая соответствует солнечному спектру, скорректированному в соответствии со спектральным ходом альбедо поверхности. Орбита 1023.
Рис.13 Спектр эмиссии синглетного кислорода 1.27 мкм, записанный на орбите 262. Для сравнения представлены спектры с эмиссией (высокие широты) и без эмиссии (низкие широты). Справа показан общий вид спектром, записанных на орбите, слева – диапазон спектра с эмиссией в единицах МРэлей/нм. Усреднение по 20 спектрам. Орбита 262, Ls13.3°.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
