中国巨型太阳望远镜主镜初始装调方法的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨慧 |
| 答辩日期 | 2025-07-01 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 戴懿纯 |
| 关键词 | 中国巨型太阳望远镜 子镜对准 初始装调 面外自由度 面内自由度 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Research on the Initial Adjustment Method for the Primary Mirror of the Chinese Giant Solar Telescope |
| 英文摘要 | 中国巨型太阳望远镜(Chinese Giant Solar Telescope, CGST) 是中国下一代红外和光学太阳望远镜，目前的设计方案采用了8 米口径、两米环宽的环形主镜结构。这种环形结构很好的解决了主焦热控和磁场测量难以兼顾的问题。对于拼接望远镜来说，子镜对准是实现主镜共焦与共相的基础前提。 而在CGST 子镜对准过程中，仍面临两个关键技术问题需要解决：一是对于三个做主动调整的面外自由度（沿Z 轴方向的平移Piston、绕X 轴和Y 轴旋转的Tip 和Tilt），需要将毫米量级的初始机械装调误差尽可能的缩小到后续光学测量（共相测量系统和大视场相机）的捕捉范围；二是对于不做主动调整的面内自由度（沿X 轴和Y 轴方向的平移Dx 和Dy、绕Z 轴旋转的Clocking），其误差会降低拼接镜面的成像质量，因此需要将其调整到允许的误差范围内。为解决上述问题，本文展开了以下研究工作： (1) 针对面外自由度和面内自由度的调整特点和影响方式，提出了具体的装调要求。其中，子镜的面外自由度需与后续共焦共相调整衔接，要求Tip 和Tilt达到±1 ′，Piston 达到±100μm；面内自由度需将对子镜成像的影响降至可忽略水平，要求Dx 装调至±84μm，Dy 调整至±112μm，Clocking 调整至±0.09 ′； (2) 基于上述装调要求，提出了采用激光跟踪仪进行初始装调的测量方法。该方法通过在子镜侧面和底面等光学表面以外区域放置或固定反射器，利用激光跟踪仪测量反射器位置，进而计算子镜空间位置，提取面内自由度和面外自由度。理论误差分析表明，当激光跟踪仪工作距离小于8m 且固定点的系统误差小于10μm 时，可测量子镜的Tip 精度为±0.57 ′，Tilt 精度为±0.33 ′，Piston 精度为±64.58μm，Dx 精度为56.89μm，Dy 精度为±52.78μm，Clocking 精度为±0.57 ′； (3) 在8 镜环形拼接实验系统上设计了放置反射器的固定点，对激光跟踪仪测量子镜自由度的方法进行实验研究。根据8 镜实验系统测量模型，理论可实现子镜的Tip 精度为±1.51 ′，Tilt 精度为±0.71 ′，Piston 精度为±24.87μm。单块子镜测量实验结果显示，实际可测量的Tip 精度为±1.23 ′，Tilt 精度为±0.75 ′，Piston 精度为±50μm。该结果验证了激光跟踪仪在Tip 和Tilt 测量方面的可行性，Piston 测量精度与理论值存在偏差，需进一步探究； (4) 由于Clocking 较高的装调要求，目前仅依靠激光跟踪仪很难进一步提升其装调精度。因此，提出了激光跟踪仪和干涉仪相结合的测量方案，以进一步提升面内自由度的测量精度。根据干涉仪实际能达到的测量精度，该方案预计可实现Dx 和Dy 精度达到±0.1μm，Clocking 精度达到±0.06 ′，能够满足CGST 的装调要求。 综上所述，本文的研究为CGST 的装调工作提供了重要参考，同时也为后续子镜共焦和共相的实施以及提升共相控制的效果提供了重要的技术支撑。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28950]  |
| 专题 | 天文技术实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨慧. 中国巨型太阳望远镜主镜初始装调方法的研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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