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[技術]TMT/MOBIE成像光譜儀的概念設計階段雜散光分析 [復制鏈接]

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只看樓主倒序閱讀樓主發(fā)表于: 2021-11-25

三十米望遠鏡（Thirty Meter Telescope, TMT）是由美國加州大學、加州理工學院、加拿大大學天文研究聯盟、日本國立天文臺、中國國家天文臺以及印度科技部聯合參與的21 世紀地基巨型光學－紅外天文觀測設備。TMT的30米口徑的集光面積是當前主流10米級大望遠鏡的十倍，空間分辨率則比哈勃空間望遠鏡（HST）提高一個量級，它將把望遠鏡靈敏度和空間分辨率等技術指標提高到前所未有的程度，其強大的洞察宇宙的能力必將引發(fā)天文學研究的飛躍發(fā)展，更清楚地揭示宇宙起源及其物質組成、暗物質和暗能量的本質、地外生命與文明的存在等最重要的自然科學圖景。本文以MOBIE為背景，使用FRED軟件對其雜散光部分進行了預評估。

緒論

寬視場光學光譜儀(MOBIE)是視覺受限的光學光譜儀，它是為第一代Thirty Meter
Telescope (TMT)儀器而設計的。目前MOBIE儀器處于概念設計階段。本文記錄了成像模塊配置中雜散光分析的進展。在項目的這一階段雜散光分析的目標是提供預期的雜散光背景的基線評估。為此，我們完成了四個量的雜散光計算：
 關鍵物體的識別
 預估雜散光背景
 離軸抑制特性
 鬼像的形成

分析基于一個完整的系統(tǒng)模型（盡管簡化過）的端到端光線追跡，包括帽型圓頂、望遠鏡光學器件、支撐結構、MOBIE儀器光學器件和外殼。

圖1 完整的TMT-MOBIE雜散光分析模型

TMT-MOBIE幾何模型

端到端系統(tǒng)模型如圖2所示（隱藏了圓頂壁）。MOBIE儀器的成像模塊配置如圖3所示。一對大氣色散校正（ADC）棱鏡剛好位于視場光闌孔徑的前面。視場光闌是一個彎曲的掩膜，與TMT焦面的曲率相匹配，且傳輸5.4±2.1弧分×±4.8弧分的矩形視場。視場光闌是儀器內部主要的雜散光控制機構。反射瞄準儀（MC-1）沿著視場光闌。二色分束鏡透射和反射光線到紅色和藍色鏡頭部件中。隨后折疊到折射式照相機裝置中。

圖2 圓頂內部

簡化的模型只包含可能被MOBIE儀器看到的元件

圖3 MOBIE儀器模型

表面屬性指定

反射鏡表面具有一層鋁涂層，平均反射率在90%。透鏡表面具有一個理想的抗反射涂層，在每個面上反射1%的入射通量。光學表面被分配了兩個散射函數。Harvey2 BSDF模擬了由RMS微粗糙3導致的散射。米散射模型使用一個IEST-STD-1246D顆粒尺寸分布函數來模擬由微粒污染4,5導致的散射。非光學表面的處理從黑漆到光滑的白色而有所不同。

分析結果

關鍵/照明物分析表明從視場外部進來的光線沒有直接的路徑到達攝像頭。攝像頭捕捉到在M2和M3附近的望遠鏡支撐結構、立面軸承和圓頂底板。所有這些物體由外部光源照明，光線從圓頂的頂部或者排列在圓頂壁的通風口進入。


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