Способ измерения параметров солнечной плазмы

. А и 6 01 й 33/03 ИЯ,Е ИЗОБРЕТ СПИ ВИДЕтЕЛЬСТВ ДВТОРСКО к астрофизике и ля исследования сфере Солнца. сширение функза счет одновреференциальной енности магнит- ской системе. функциональная устройства реаиг.2 - условная картионентэеемановскогоьной линии, поясняустройства,ации способа (фиг.1)ские четвертьволно 1 и 2, поляризационель 3 изображения,трографа, электрооп, пространственного СУДАРСТВЕВЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(71) Сибирский институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Сибирского отделения АН СССР (72) Н,И,Кобанов(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОЛНЕЧНОЙ ПЛАЗМЫ(57) Изобретение относится к астрофизике и может быть использовано в исследованиях солнечной атмосферы, Цель иэобретения - расширение функциональных воэможностей эа счет измерения напряженности магнитного поля одновременно с измерением дифференциальной лучевой скорости. При реализации способа осуществляют с помощью поляриэационной призмы - раздвоителя 3 и ахроматической четвертьволновой. фазовой пластины 2 поляризационное раздвоение элементов А и В солнечного изоИэобретениеотносится может быть использовано д физических условий в атмоЦель изобретения - ра циональных возможностей менных измерений диф лучевой скорости и напряж ного поля в единой оптичеНа фиг.1 представлена схема одного из вариантов бражения, пространственную модуляцию радиополяризованных спектральных компонент, выделяемых дифракционнным спектрографом 6 с входной щелью 4, с помощью электрооптического модулятора 5, управляемого задающим генератором 7, фотоэлектрическую регистрацию колебаний интенсивности светового потока в крыле спектральной линии с помощью фотометра 10 и синхронного детектора 11, по которым определяют дифференциальную лучевую скорость. Для достижения цели с помощью ахроматической четвертьволновой фаэовой пластины 1 естественную циркулярную поляризацию солнечного света превращают в линейную, регистрируют колебания интенсивности в крыльях двух спектральных линий, магниточувствительной и немагниточувствительной, причем магниточувствительную с помощью лайншифтера 8 направляют на фотометр 9, соединенный с синхронным детектором 12, По разнице двух сигналов, измеренных дифференциальным усилителем 13; судят о величине и знаке средней напряженности магнитного поля. 2 ил. лизации способа; на ф на расположения комп расщепления спектрал щая принцип работыУстройство реалиэ содержит ахроматиче вые фазовые пластины ную призму-раэдвоит входную щель 4 спек тический модулятор 55 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 положения спектральных компонент, диф. ракционный спектрограф 6, задающий генератор 7 для управления электрооптическим модулятором 5, лайншифтер 8 (устройство для смещения линии), фотометры 9, 10, синхронные детекторы 11, 12 (интеграторы), дифференциальный усилитель 13, А, В - условные обозначения элементов изображения Солнца,Четвертьволновые пластины 1 и 2 ориентированы под 45 к направлениям линейной поляризации лучей в поляризационной призме 3. В лайншифтере Я точнее наведение магниточувствительной спектральной линии на щель фотометра осуществляется с помощью плоскопараллельной стеклянной пластины, установленной с возможностью поворота в плоскости дисперсии спектрографа, Задающий генератор 7 вырабатывает сигнал типа "меандр" для управления модулятором 5.Перед измерениями производят установку избранных спектральных линий на входных щелях фотометров 9, 10. Для этого между поляризациснной призмой 3 и четвертьволновой пластиной 2 устанавливают поляризатор так, чтобы его главное направление совпадало с направлением поляризации одного из лучей в призме 3. При этом через входную щель 4 спектрографа 6 прзйдут лучи только одной поляризации, например правокруговой, и только от одного элемента изображения, В этом случае на выходе спектрографа спектр не раздваивается; синхронно с работой модулятора 5 смещается то вправо, то влево вдоль дисперсии. При точной установке немагнитн,ойспектральной линии на щель фотометра 10 модуляции интенсивности светового потока исчезает и сигнал на частоте модуляции обращается в нуль. После этого с помощью лайншифтера 8 производят установку магниточувствительной спектральной линии на входной щели фотометра 9, Затем поляризатор удаляют, прибор готов к измерениям,Способ осуществлгнот ледующим образом,Наличие в солнечном свете лучей с циркулярной поляризацией обусловлено действием эффекта Зеемана, С помощью четвертьволновой фазовой пластины 1 циркулярно поляризованные лучи превращаот в линейно поляризованные по двум ортогональным направлениям, При этом для непо- ляризованной части солнечного света ничего не меняется и,. следовательно, четвертьволновая пластина на немагниточувствительную спектральну,о линию влияния не окажет, Совмещают с помощью призмы 3 и четвертьволновой пластины 2 направления преобразованной линейной поляризации солнечного света с направлениями поляризации раздвоенных изображений. В итоге через входную щель 4 спектрографа 6 пройдут лучи, поляризованные взаимоортогонально. Применительно к эффекту Зеемана это означает, например, что от элемента А пройдет компонента о+, а от элемента В компонента сс-, Далее с помощью фотометров 9, 10 интенсивности светового потока в крыльях магнитной и немагнитной спектральных линий преобразуют в электрический сигнал. На фиг,2 в виде треугольников, условно изображающих распределение интенсивности в компонентах спектральной линии как функцию длины волны, представлены два варианта. В обоих первые две позиции изображают исходное расщепление спектральной линии в элементах изображения А и В, третья соответствует результирующей картине в результате совмещенного действия пластины 1 и призмы 3. В первом (фиг,2 а) магнитное поле в элементах изображения А и В имеет одинаковую напряженность, но противоположную направленность. Для упрощения полагаем, что лучевые скорости в А и В равны, В этом случае, как видно из фиг,2, положение д+ компонент, образованных прошедшими в спектрограф лучами, совпадает, следовательно, измеряемый сигнал результирующего магнитного поля равен О. В варианте фиг,2 б магнитное поле в обоих элементах одинаково по величине и направлению. В этом случае положение а- компонент такое же, как если бы свет проходил от одного элемента изображения, Следовательно, измеряемый сигнал характеризует алгебраическую среднюю величину напряженности магнитного поля и для обоих случаев справедлива формула1Нср = 2 (Нд + Нв), где Нд, Нв - напряженности магнитного поля в элементах А и В с учетом их знака (на наблюдателя +, от наблюдателя -), Пусть теперь лучевые скорости элементов изображения А и В различны, Для немагнитной линии фотометр 10) образование сигнала полностью идентично прототипу, и измеряемый сигнал описывается выражением 51=Чц=Чд-Чв, где Чд, Чв - лучевые скорости в элементах А и В. Для магнитной линии (фотометр 9) к сигналу Ч добавится сигнал Нср, т.е. 52=Ч+Нср, Сигналы фотометров 9, 10 детектируют соответ ственно синхронными детекторами 12, 11 на частоте генератора 7, управляющего электростатическим модулятором 5,и соединенного с опорными входами синхродетекторов. Сигнал с выхода синхронного1674024 Ф о рмул а и зоб рете н и я Способ измерения параметров солнечной плазмы, заключающийся в том,что осуществляют поляризационное раздвоение солнечного изображения, пространственную модуляцию разнополяризованных спектральных компонент и фотоэлектричеСоставитель И.Коновалов дактор М.Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор О.КравцовЗаказ 2918 Тираж 406 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 детектора 11 подают на инвертирующийвход дифференциального усилителя 13, а нанеинвертирующий вход подают сигнал с выхода синхродетектора 12. Поскольку 82- 31=фц+Нср-Чц=Нср то по фазе и амплитуде выходного сигнала дифференциального усилителя 13 судят о результирующем знаке и средней величине напряженности магнитного поля в элементах А, В, тогда как выходной сигнал синхродетектора 11 непосредственно характеризует дифференциальную лучевую скорость. скую регистрацию колебаний интенсивности светового потока на частоте модуляции в крыле спектральной линии, по которым определяют дифференциальную лучевую 5 скорость, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения магнитного поля, естественную циркулярную поляризацию солнечного све та преобразует в линейную, направлениякоторой совмещают с направлениями поляризации оаздвоенных изображений, и на частоте модуляции регистрируют колебания интенсивности в крыльях двух спект ральных линий, одна из которых магниточувствительная, а другая немагниточувствительная. и по разности зарегистрированных сигналов определя от величину и знак средней напряженности 20 магнитного поля.