高色散光谱仪同步定标方法的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王嘉琦
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| 答辩日期 | 2024-07-01 |
| 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 | 金振宇 ; 常亮 |
| 关键词 | 高色散光谱仪 同步定标 数据处理 激光散斑 视向速度 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Research on simultaneous calibration method of high dispersion spectrometer |
| 英文摘要 | 利用高色散光谱仪对观测目标的视向速度测量是天体物理研究的重要手段，比如在寻找系外行星、测量宇宙膨胀速度以及研究恒星结构与演化等天体物理领域中，高色散光谱仪已经成为必备的科学仪器。随着这些学科研究不断的深入，对高色散光谱仪视向速度测量精度也提出更高的要求。 目前，基于高色散光谱仪的高精度视向速度测量，采用激光频率梳定标源和同步定标技术有着明显的优势。丽江2.4米望远镜装备的LiJET光谱仪配有两根光纤，可分别导入目标源和定标源开展波长同步定标观测，定标源采用钍氩灯和碘吸收线。目前该仪器还在试观测中，还需对其同步定标数据做相关的研究，将来升级可能会增加激光频率梳定标源。在采用激光频率梳定标源观测中，激光散斑问题会严重影响视向速度测量精度，还需解决激光散斑问题才能保证视向速度测量精度。 本文针对高色散光谱仪在同步定标中所面临的主要问题进行了研究，研究内容主要包括以下五个方面： 第一，针对LiJET光谱仪钍氩灯同步定标数据，为了使数据处理结果一致化和标准化，开发了一套针对LiJET的数据处理程序，可以实现图像预处理、光谱级次定位与抽谱等功能，并根据不同精度的大气吸收线丛和钍氩灯标准谱作为参考谱,得出LiJET光谱仪的波长解和波长定标的精度。其中在谱线的抽取过程中，抽到了33个光谱级次，比设计使用的光谱级次数量多两个，该操作更大限度地发挥仪器的潜力和扩大仪器的使用波长覆盖范围。 第二，针对LiJET光谱仪以碘吸收谱为定标源的同步定标数据，利用为LiJET光谱仪开发的数据处理程序，对同步定标数据进行处理。该数据流程根据功能进行了模块化分类，不同模块可以按照流程顺序运行，但也相互独立。所以只需改动模块中几个参数就可以实现对碘吸收谱的同步定标数据的处理。并根据碘吸收谱模板，得出LiJET光谱仪个别光谱级次的波长解和波长定标的精度。 第三，开展同步定标，不仅要评估仪器本身的定标精度，还需要测试仪器的稳定性。该部分主要通过LiJET光谱仪10天内钍氩灯谱的试观测数据，计算出10天内仪器漂移情况，进而评价LiJET光谱仪的稳定性。期间大部分计算可以直接套用之前为LiJET光谱仪开发的数据处理流程中的模块，部分模块还需根据计算要求更改一些参数。 第四，为了解决采用激光频率梳作为定标源时出现的激光散斑问题，在实验室里做了基于变形镜来抑制激光散斑的实验。在实验中，以氦氖激光器作为激光频率梳中的一个梳齿，并且对于分辨率R=100000的光谱仪，散斑抑制结果是使得散斑质心漂移引起的视向速度定标误差约为19.8cm/s。该方法的主要优势是：不仅改善散斑问题，提高波长定标精度和能量利用率，还减小影响光纤使用寿命的风险。 第五，该部分对原有的散斑抑制系统进行了改进，采用变形镜和摆镜相互配合的闭环控制，在减小影响光纤使用寿命的风险和不损耗光强的前提下，实现了对光纤出射端散斑的抑制。该系统不仅提高了散斑信噪比还稳定了散斑质心，也为将来高色散光谱仪提高视向速度测量精度提供了一种可选的方案。 本论文的研究工作和研究成果对LiJET光谱仪以及采用激光频率梳为定标源的高色散光谱仪的视向速度测量具有一定的意义。对同步定标的软件方面，基于LiJET光谱仪的同步定标试观测数据，开发出一套针对该光谱仪的自动数据处理程序，目的是使原始的光谱数据处理起来更加的便捷，且保证了数据处理结果的一致化与标准化。其次对同步定标的硬件方面，利用变形镜和摆镜在实验室里搭建了两套抑制激光散斑系统，该系统目的是提高下一代以激光频率梳为定标源的高色散光谱仪同步定标精度。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28047]  |
| 专题 | 云南天文台_抚仙湖太阳观测站 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王嘉琦. 高色散光谱仪同步定标方法的研究[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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