提升2.4米望远镜HiRES测量精度的若干关键技术研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 余晓光
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| 答辩日期 | 2024 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 季凯帆 |
| 关键词 | 高色散光纤光谱仪 导星系统 光谱数据处理 非同步波长定标 波长漂移 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Research on some key techniques to improve the accuracy of HiRES measurements for the 2.4-meter telescope |
| 英文摘要 | 高色散分光观测作为时域天文观测的重要手段之一，是天体物理研究的一种重要的观测方式。在确定晚型恒星、双星系统、脉动变星，彗星等天体系统的参数，以及富锂恒星发现和认证、系外行星探测、星系运动学等领域发挥重要作用。丽江2.4米望远镜配备的高色散光纤光谱仪(HiRES)是国内重要的一台高色散分光观测设备。为充分发挥这一设备的观测性能，本论文结合其现状和存在的问题，从提高观测能力和提高观测质量两个角度出发，系统研究了提高HiRES测量精度的若干关键技术，主要内容包括以下四个方面：第一，提升观测目标的能量收集能力，使导星的可观测极限星等从原来的12等提高到15等。针对HiRES导星系统硬件、观测目标证认和指向修正环节存在的影响观测效率的问题，提出并实现了利用多层介质镀膜工艺对导星系统的升级方案，并研究了基于Astrometry.net实现对观测目标的准确证认和指向修正的方法。该方法不但显著提高了HiRES观测极限星等，同时也大幅度提高了仪器的观测效率。第二，利用光子流量曝光计，研究并建立了一套实时估计CCD曝光量的方案。通过对曝光计的集成，确保光谱观测的信噪比，解决了在长积分光谱观测中CCD 的曝光量难以估计和无法保证光谱数据质量的问题。该部分的主要研究内容包括：1）通过对平场灯谱分组观测数据的分析，确定 CCD 曝光量与曝光计计数值的对应关系；2）提出按光谱型分类建模的估算方法，建立了B,A,F,G,K和M六种不同的光谱型曝光计的计数值与CCD曝光量之间的转换模板库，并运用实际观测数据进行了验证；3）将这一方法集成到实际观测系统，设计并实现了上位机操作软件。第三，对ThAr灯波长定标流程进行了研究，形成了一套高精度标准化的处理方案。克服了使用传统繁琐交互式数据处理软件标准不统一等问题。该部分的主要研究内容包括：1）二维光谱数据预处理；2）基于模板匹配快速提取一维光谱；3）一维光谱的波长定标，重新建立和优化了特征谱线库；4）谱线选择和高精度测量、波长定标拟合，以及特殊级次的定标。第四，针对ThAr灯非同步定标的观测方式，对其稳定性进行了误差分析和修正方法的研究。该部分的主要研究内容包括，1）利用实测光谱，测量光谱存在的级次成像位置漂移和波长漂移情况；2）设计并部署了光谱房内不同位置的完整环境监测系统，发现波长漂移与光谱仪内部气压变化存在明显相关性；3）建立内部气压和波长漂移的模型，并利用该模型对谱线漂移进行修正。对一个观测夜的修正精度可达＜0.0002nm。利用该模型，可根据采集到的气压实时测量值，计算出波长漂移量，进而提高了观测效率和观测精度。本论文的研究内容与相应的结果，一方面显著提高了丽江2.4米望远镜高色散光谱的观测能力、观测质量、观测效率和波长定标精度，另一方面也实现了光谱仪光谱数据的标准化处理流程，从而为进一步发挥该仪器的综合性能，提高科学产出做出了相应的贡献。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28043]  |
| 专题 | 云南天文台_丽江天文观测站（南方基地） |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 余晓光. 提升2.4米望远镜HiRES测量精度的若干关键技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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