Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
A chromospheric telescope is an important instrument for synoptic observations and solar research. After several decades of observations with the chromospheric telescope at Baikal Astrophysical Observatory, a need arose to improve the characteristics of this telescope and filter. A new reimaging lens to produce full-disk solar images 18 mm in diameter at the CCD camera Hamamatsu C-124 with a detector 36×24 mm (4000×2672 pixels) was designed and manufactured to replace the out-of-operation 50×50 mm Princeton Instruments camera. A contrast interference blocking filter and a new Iceland spar and quartz crystal plates instead of damaged ones were made and installed in the Hα birefringent filter (BF), manufactured by Bernhard Hallе Nachfl. The optical immersion in the filter was changed. All telescope optics was cleaned and adjusted. We describe for the first time the design features and their related BF passband tuning. The wavefront interferograms of optical elements and telescope as a whole show that the wavefront distortion of the optical path is within 0.25 λ. The BF and pre-filter spectral parameters provide high-contrast monochromatic images. Besides, we give examples of solar chromospheric images in the Ha line core and wing.
Solar telescope, birefringent filter, interferometric measurements
ВВЕДЕНИЕ
В СибИЗМИР в 1980 г. был разработан и изготовлен первый отечественный телескоп для наблюдений с фильтром на линию Нα хромосферы полного диска Солнца с пространственным разрешением около 1″ [Банин и др., 1982].
Основные характеристики хромосферного телескопа и фильтра
|
Диаметр главного объектива |
180 мм |
|
Эквивалентное фокусное расстояние |
5432 мм |
|
Невиньетированное поле зрения |
34 угл. мин |
|
Диаметр изображения Солнца |
50 мм |
|
Интерференционно-поляризационный фильтр, фирма-изготовитель |
BernhardHalleNachfl. GmbH |
|
Длина волны полосы пропускания фильтра |
λ 6563 Å |
|
Полуширина полосы |
1 или 0.5 Å |
|
Смещения полосы в пределах |
± 1 Å. |
В период 1981-1999 гг. съемка диска Солнца (диаметр изображения 50 мм) велась на 80-миллиметровую фотопленку. Архив пленок хранится в Институте солнечно-земной физики СО РАН. В 2000-2002 гг. для съемки использовалась ПЗС-камера производства Princeton Instruments с матричным детектором размером 50×50 мм, 2048×2048 пикселей [ftp://ftp.iszf.irk.ru/h_alpha]. С 2004 г. из-за поломки камеры съемка велась вручную на 8-мегапиксельной цифровой фотокамере Konica Minolta DiMAGE A2, 3264×2448 пикселей. На малом поле камеры, около 17 мм, наблюдались только отдельные активные области. С новой автоматической ПЗС-камерой Hamamatsu С9300-124 с детектором размером 36×24 мм, 4000×2672 пикселей, для получения полного диска был временно установлен коммерческий объектив, который строил уменьшенное до 18 мм изображение Солнца. Однако этот объектив не давал хорошего качества изображения, и необходимо было рассчитать и изготовить новый перестаивающий объектив. Кроме того, на изображении появились участки разной яркости, резкий перепад которой от центра к краю указывал на инструментальное происхождение, а также темные точки в поле зрения и каплеобразные «расклейки» на краю поля. Они были вызваны появившимися дефектами в оптической стопе интерференционно-поляризационного фильтра (ИПФ) и фильтре предварительной монохроматизации. Для устранения дефектов потребовались ремонт и замена поляризационных элементов ИПФ. Несмотря на относительно чистую байкальскую атмосферу, оптика телескопа за 35 лет круглогодичной эксплуатации загрязнилась пылью ближайших новостроек, сажей лесных пожаров. Потребовались полная разборка, чистка телеобъектива и другой оптики телескопа и новая юстировка всего телескопа.
ОПИСАНИЕ ТЕЛЕСКОПА
Фотография телескопа и оптическая схема показаны на рис. 1. Одним из условий успешной работы комплекса «телескоп - фильтр» было соответствие оптической схемы, строящей изображение, требования к установке ИПФ на телескопе, главным образом в отношении сохранения заданной параметрами фильтра монохроматичности излучения, а также в обеспечении требуемой разрешающей способности по всему диску Солнца.
Конкретные оригинальные решения в конструкции оптических элементов и некоторых других принципиальных узлов хромосферного Hα-телескопа приведены в работе [Клевцов, Трифонов, 1980].
ИПФ - важнейшая часть хромосферного телескопа - уникальный прибор, стоимость которого сравнима со стоимостью телескопа и может даже превосходить ее. Световой диаметр оптической стопы ИПФ 28 мм, длина 190 мм, угловое поле фильтра ±2.5° при допустимом смещении полосы пропускания 0.05 Å. Эти параметры ограничивают «аппетиты» касательно установки фильтра на телескопе с большой апертурой для проведения наблюдений всего диска с высочайшим, менее 1′′, разрешением [Клевцов, 1984]. Именно для этого фильтра была рассчитана оптическая схема и изготовлен телескоп для получения монохроматических изображений всего диска Солнца с пространственным разрешением порядка 1′′ с учетом разрешающей способности приемников излучения (кинофотопленки, ПЗС-матрицы).
1. Aleksandrovich S.V., Domyshev G.N., Korovkin A.I., Sadokhin V.P., Skomorovsky V.I. Narrow-band birefringnt filter with two transmission bands. Novaya tekhnika v astronomii [New facilities in astronomy]. 1975, no. 5, pp. 34-39. (in Russian).
2. Banin V.G., Klevtsov Yu.A., Skomorovsky V.I., Trifonov V.D. Н-alpha-cinematograph of SibIZMIR. Solnechnye dannye [Solar data]. 1982, no. 1, pp. 90-94. (in Russian).
3. Banin V.G., Klevtsov Yu.A., Skomorovsky V.I., Trifonov V.D. Khromosfernyi teleskop [Chromospheric Telescope]. Patent USSR no. 1018092, 1983a. (in Russian).
4. Banin V.G., Borovik A.V., Yazev S.A., Big solar flares of May 13 and May 16 1981. Issledovaniya po geomagnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Research on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. 1983b, iss. 65, pp. 151-164. (in Russian).
5. Banin V.G., Borovik A.V., Yazev S.A. Complex of activity and large solar flares. Contributions of the Astronomical Observatory of Scalnation Pleso. 1986, vol. 15, pp. 289-296.
6. Batmunkh D., Golovko A.A., Trifonov V.D., Yazev S.A. Observations of activity complex yielded large solar flares in August 2011 in Irkutsk and Ulanbaatar. Izbrannye problemy astronomii: materialy 3 Vserossiiskoi astronomicheskoi konferentsii “Nebo i Zemlya” [Selected Problems of Astronomy: Proc 3rd Russian Conference “Sky and Earth”]. Irkutsk, 2011, pp. 75-81. (in Russian).
7. Bhatnagar A., Livingston W. Fundamentals of Solar Astronomy. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2005. 445 p.
8. Borovik A.V., Myachin D.Yu. The spotless flare of March 16, 1986. Preflare activations of fine structure of chromospheres. Solar Phys. 2002, vol. 205, pp. 105-116. DOI: 10. 1023/A:1013859722017.
9. Borovik A.V., Myachin D.Yu. Structure and development of the spotless flare on March 16, 1981. Geomagnetism and Aeronomy. 2010, vol. 50, no. 8, pp. 937-949. DOIhttps://doi.org/10.1134/S0016793210080037.
10. Borovik A.V., Myachin D.Yu., Tomozov V.M. Observations of spotless flares at the Baikal Astrophysical Observatory and their interpretation. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. [Transactions of the Irkutsk State University]. 2014, vol. 7, pp. 23-45. (in Russian).
11. Evans J.W. The birefringent filter. J. Opt. Soc. Am. 1949, vol. 39, pp. 229-242.
12. Golovko A.A., Golubeva E.M., Grechnev V.V., Myachin D. Yu., Trifonov V.D., Khlystova A.I. Data base of full solar disk H-alpha images from the Baikal Observatory. Solar Variability: From Core To Outer Frontiers. Proc. 10th European Solar Physics Meeting. Prague, Czech Republic, 9-14 September 2002, pp. 929-932.
13. Klevtsov Yu.A. Features of working birefringent fil-ter in telescope optical scheme Issledovaniya po geomagnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Research on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. 1984, iss. 69, pp. 183-183 (in Russian).
14. Klevtsov Yu.A. Novye opticheskie sistemy teleskopov i metody ikh rascheta. Diss. kand. tekh. nauk [New Optical Systems of Telescopes and Methods of Their Calculation. Cand. Tekh. Sci. Diss.]. Irkutsk, 1987, 233 p.
15. Klevtsov Yu.A., Trifonov V.D. Optical system of a new chromospheric telescope. Issledovaniya po geo-magnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Research on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. 1980, iss. 52, pp. 71-75. (in Russian).
16. Konyaev P.A., Borovik A.V., Zhdanov A.A. Spot-less flares structure and development analysis using digital images of solar chromosphere. Optika at-mosfery i okeana [Atmospheric and Oceanic Optics]. 2015, vol. 28, no. 9 (320), pp. 844-849. (in Russian).
17. Kushtal´ G.I., Skomorovsky V.I. The two-bandpass tunable birefringent filter (BF) for the HeI 10830 Å and Hα lines. Opticheskiy zhurnal [Journal of Optical Technology]. 2000, vol. 67, iss. 6, pp. 99-106. (in Russian).
18. Kushtal G.I., Skomorovsky V.I. Advancements in the geometrical measurements of the birefringent filter´s crystal plates and two-dimensional measurements of Doppler velocity in the solar atmosphere. Proc. SPIE. 2002, vol. 4900, pp. 504-512.
19. Öhman Y. On some new birefringent filters for solar research. Arkiv för Astronomi. 1958, vol. 2, pp. 165-169.
20. Proshin V.A., Aleksandrovich S.V. Sealing of dielectric filters in vacuum. Issledovaniya po geomagnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Research on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. 1982, iss.60, pp. 76-80. (in Russian).
21. Severnyy A.B., Gil´varg A.B. The birefringent filter for solar research and experience of its application. Izvestiya KrAO [Transactions of Crimean Astro-physical Observatory]. 1949, vol. 4, pp. 3-22. (in Russian).
22. Skomorovsky V.I. Examination of two birefringent filters. Rezul´taty nablyudeniy i issledovaniy v period MGSS [Results of Observations and Studies During International Year of Quiet Sun]. 1967, iss. 4, pp. 105-109. (in Russian).
23. Skomorovsky V.I., Ioffe S.B. Monochromatic filters for solar observations. Issledovaniya po geomagnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Research on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. 1980, iss. 52, pp.128-149. (in Russian).
24. Skomorovskiy V.I. Kushtal´ G.I., Lopteva L.S., Proshin V.A., Tsayukova A.G. Commercial narrow-band Fabry-Perot solar filters, methods and instruments for their examination. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2015, vol. 1, iss. 3, pp. 72-90. DOI:https://doi.org/10.12737/10537. (in Russian).
25. URL: ftp://ftp.iszf.irk.ru/h_alpha/ (accessed December 8, 2015).
26. URL: http://www.nso.edu/IAU-Com12/resources (accessed December 7, 2015).
27. URL: http:// archives.ru/documents/methodics/obzor_ restore-text-archival-document.shtml (accessed November 23, 2015).
28. URL: http://www.hida.kyoto-u.ac.jp/SMART/ (accessed November 17, 2015).
