Способ измерения допплеровского смещения спектральных линий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОБРЕТЕЛЬСТВУ ПИС ВТОРСКОМУ много магнетиз ранения радио еверный Б. А., слабых магнит- остей. - Астро 183, с. 964, кл. 356 - 79,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Сибирский институт 3ма ионосферы и распросволн СО АН СССР(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДОП. ПЛЕРОВСКОГО СМЕЩЕНИЯ СПЕКТ. РАЛЬНЫХ ЛИНИЙ, основанный на регистрации одной и той же спектральной линии источника с помощью двух дифракционных решеток спектрографа и измерении разности их положений, по которой судят о допплеровском смещении, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения класса исследуемых объектов, регистрируют спектральную линию источника в правом порядке интерференционной картины первой дифракционной решетки и левом порядке того же номера интерференционной картины второй дифракционной решетки.Изооретение относится к способам измерения допплеровоского смещения спектральных линий (СЛ), в частности СЛ солнечного происхождения.Цель изобретения - повышение точности и расширение класса исследуемыхоб ьектов.На чертеже приведена функциональнаясхема устройства для измерения допплеровского смешения.Устройство имеет входную щель 1 спектрографа, коллиматорное зеркало 2, первуюдифракционную решетку 3, вторую дифракционную решетку 4, камерное зеркало 5,первое изображение б спектральной линии,второе изображение 7 спектральной линии,диссектор 8 с фокусирующей отклоняющейсистемой, демодуляторы 9 и 10, интеграторы 11 и 12, коммутатор 13, блок 14синхронизации, блок 15 управления отклоняющей системой (ОС), дифференциальныйусилитель 16.На чертеже также показан увеличенный фрагмент, поясняющий распределениеинтенсивности в первом и втором изображении спектральной линии 17.Входная щель 1 спектрографа расположена в фокальной плоскости коллиматорного зеркала 2, которое из прошедшегочерез шель 1 света формирует параллельный пучок в направлении двух диспергируюших элементов (дифракционные решетки3 и 4). Половина света параллельногопучка падает на первую решетку 3, а втораяполовина - на вторую решетку 4,Дифракционные решетки 3 и 4 сориентированы одна относительно другой так,что камерное зеркало 5 строит два изображения 6 и 7 одной спектральной линии вспектрах с одинаковым номером порядка,при этом один из спектров относится к левым порядкам первой решетки, а другой -к правым порядкам второй решетки. Направления дисперсии в спектрах противоположны и по величине равны. Наклономосей вращения дифракционных решеток 3 и 4устанавливают разведение спектров по высоте в фокальной плоскости спектрографа,чтобы исключить блендирование исследуемойСЛ другими линиями, которое возможно приналожении спектров. При такой оптическойсхеме допплеровское смешение СЛ приводитк сдвигу в разных направлениях ее изображений в разведенных спектрах, а смещениеизображений вследствие шума спектрографапроисходит синфазно.Оба изображения исследуемой СЛ направляют на фотокатод диссектора 8. Диссектор 8 имеет фокусирующую отклоняющую систему. Свет, падающий на фотокатод, выбивает электроны. Фокусирующеемагнитное поле обеспечивает перенос электронного изображения с фотокатода в направлении диафрагмы, имеющей вырезывающее отверстие. С помощью сигнала 1851015 отклонения в направлении дисперсии спектро. графа 5 о, подаваемого на ОС диссектора 8, путем электронного сканирования поочередно измеряют интенсивности света в крыльях СЛ. Сигнал Ясоздает магнитное поле, отклоняющее поток электронов в направлении дисперсии. Поток отклоняют так, что в вырезыва ющее отверстие диафрагмы поочередно попадают электроны, соответствующие средним участкам крыльев СЛ (фиг, 1 фрагмент 17, а, б, в и г). Эти электроны усиливаются динодной системой и попадают на анод.Для опроса крыльев обоих изображений, разведенных по высоте, на ОС подают сигнал 19 5 уо,.к прЯмоугольной фОРмы,отклоняющий поток электронов перпендикулярно направлению дисперсии, Частота Я, в два раза меньше частоты Я, . Сигналы 8 хотмли Ьоокх форМИруЮтСЯ В бЛОКЕ 15 унраВ- ления ОС по сигналам с блока 14 синхронизации.В динамике крылья изображений 6 и 7опрашивают поочередно: в соответствии с Ьхоткл ОПраШИВаЮт КрЫЛЬя ИЗОбражЕНИя 6 СЛ в первый полупериод Ь,оа во второй полупериод 5,опрашивают крылья изоб ражения 7, далее все повторяют.Если изображения СЛ на фотокатоде диссектора 8 расположены так, что при сканировании их в вырезываюшее отверстие попадают электроны, соответствующие средним участкам рыльев СЛ, то на выходе диссектора переменный сигнал на частоте 8 хо равен нулю.Возможные смещения изображений СЛотносительно опрашиваемых точек фотокатода вызывают появление переменного сиг нала на частоте Ях,л,так как точкам а, б, в иг соответствуют участки контура СЛ с неодинаковой интенсивностью. Этот переменный сигнал демодулируют и интегрируют в измерительных каналах. Демодулятор 9 и интегратор 11 образуют первый, а демодуля.40 тор 10 и интегратор 1 2 - второй измери.тельные каналы. Демодуляторы 9 и 10 работают поочередно - в течение одного полу- периода Ь,работает один, а в течение другого полупериода - второй. Управление демодуляторами выполняет блок 14 синхронизации. Выходные сигналы с демодул яторов 9 и 10 поступают на интеграторы 11 и 12. Состояния интеграторов 11 и 12 изменяются только при наличии входных сигналов, Если сигналы с демодуляторов 9 и 10 50 отсутствуют, то интеграторы 11 и 12 сохраняют свои состояния. Сигналы с ингеграторов 11 и 12 через коммутатор 13 поступают на блок 15 управления в виде сигналов обратной связи, где они суммируются в Ьх,и образуют следящую обратную связь.55 Постоянные времени интеграторов 11 и 1равны и более чем на два порядка превосхо дят период Я о, поэтому переходные процессы в обоих каналах протекают одина11869 бЗ Составитель В. Алехиович Техред И. Верес Корректор В. Бутяга Тираж 896 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор О. БугирЗаказ 6536/44 ково. Разность между выходными напряжениями интеграторов 11 и 12 регистрируют через дифференциальный усилитель 16.Перед началом работы производят настройку режима ОС, В это время обкладки конденсаторов интеграторов замкнуты и выходные сигналы с них равны нулю, а на ОС подают;хоткп. и 5 уоткп., амплитуду которых задают в соответствии с величиной разведения спектров по высоте и полу- шириной изображений спектральной ли нии. При этом сигнал постоянной составляющей на выходе диссектора должен соответствовать центральным участкам крыльев СЛ. 15С переходом на режим измерения обкладки конденсаторов размыкают, и, если есть смещение изображений СЛ переменный сигнал с выхода диссектора после демодуляции воздействует на интеграторы 11 и 12, т, е. появляется сигнал обратной связи, котор 1 й изменяет 5,втаким образом, что переменный сигнал - сигнал ошибки уменьшается до нуля. Сигнал обратной связи меняется только при смещениях изображений т. е. он, как бы следит за ними,В процессе измерения каждый из измерительных каналов следит за соответствующим изображением СЛ. Если оба изображения линии смещаются синфазно (щум спектрографа), то в разностном сигнале это смещение не регистрируется. В случае допплеровского смещения на выходе дифференциального усилителя регистрируется сигнал удвоенной амплитуды благодаря разнонаправленному смещению изображений б и 7Дифференциальное измерение взаимного положения двух изображений одной СЛ, имеющих разное направление дисперсий, позволяет повысить точность за счет того, что измерения проводят с одним и тем же контуром СЛ, и значительно расширяет возможность по выбору исследуемых линий.Для солнечных наблюдений можно теперь использовать немагнитные СЛ. Это важно при наблюдении солнечных пятен, где сильные магнитные поля.