專利名稱：原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及空間大氣探測(cè)技術(shù)，可用于空間大氣氣輝探測(cè)。
技術(shù)背景在地球上空50 500千米之間高空大氣的氣輝是由太陽(yáng)短波紫外光輻射激發(fā)大 氣中的分子原子所致，氣輝的特性與太陽(yáng)活動(dòng)、地磁活動(dòng)強(qiáng)度以及高層大氣、電離層的狀態(tài) 密切相關(guān)。氣輝的輻射特性是中間層、低熱層和電離層物理化學(xué)過(guò)程信息的重要來(lái)源。氣 輝探測(cè)已成為分析太陽(yáng)活動(dòng)_磁層_電離層_熱層-中高層大氣能量傳輸和轉(zhuǎn)換、監(jiān)測(cè)地 球高層大氣和電離層參量的重要手段，對(duì)航天活動(dòng)和空間環(huán)境預(yù)報(bào)有重要意義。氣輝在可見(jiàn)和近紅外譜段，以原子氧558nm、鈉589nm、0H720-895nm和氧氣860nm 為最強(qiáng)。由于氣輝發(fā)光強(qiáng)度很弱，日光、月光對(duì)氣輝的探測(cè)產(chǎn)生很大的干擾，甚至星光也會(huì) 對(duì)氣輝的探測(cè)產(chǎn)生影響，因此，需要很好的背景光抑制手段和高靈敏度探測(cè)手段才可以探 測(cè)到。目前采用的濾光措施為窄帶干涉濾光片和法布里-波羅干涉儀(FPI)來(lái)抑制背景 光的干擾。Center for Atmospheric and Space Sciences，Utah StateUniversity 石if制了 一種高空大氣氣輝成像儀，該成像儀主要由接收光學(xué)組件、濾光片、成像光學(xué)組件和光電探 測(cè)CCD組成。選用了納米級(jí)帶寬的濾光片抑制背景光的干擾，因此，其探測(cè)還是受到大量背 景光的干擾，使得信噪比難以提高；且該成像儀只能探測(cè)氣輝的信號(hào)強(qiáng)度，不能探測(cè)發(fā)出氣 輝處大氣的溫度和風(fēng)場(chǎng)。文 獻(xiàn) A airglow observation by Fabry-Perot interferometer(Wuhan University Journal of Natural Sciences,1998,3(2) : 175-180)提出一種采用 Fabry-Perot interferometer (簡(jiǎn)稱FPI)探測(cè)氣輝溫度的方法，該方法采用皮米級(jí)帶寬的 FPI抑制背景光，提高了探測(cè)信噪比，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的分析還可以獲得發(fā)出氣輝處大氣的 溫度。但FPI易受溫度、振動(dòng)、視場(chǎng)等因素的影響，對(duì)工作環(huán)境要求高，并且FPI的透射率低， 影響了探測(cè)靈敏度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀。該成像儀 接收到的氣輝光分配到中心帶原子鑒頻通道和左、右邊帶原子鑒頻通道，分別獲得氣輝光 譜的全譜、左邊緣譜和右邊緣譜的強(qiáng)度，可同時(shí)得到氣輝的強(qiáng)度和發(fā)出氣輝處大氣的溫度 和風(fēng)場(chǎng)分布。優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)功能多，信噪比高，波長(zhǎng)穩(wěn)定無(wú)漂移，鑒頻精度高，探測(cè)誤差小，工 作穩(wěn)定可靠。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案1、結(jié)構(gòu)原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀由接收望遠(yuǎn)鏡、濾光片、分光組件、中心帶原
4子鑒頻組件、左右邊帶原子鑒頻組件、三個(gè)成像透鏡和三個(gè)成像(XD組成；接收望遠(yuǎn)鏡、濾光片與分光組件的第四偏振棱鏡依次同軸排列，分光組件由第四 偏振棱鏡、分光片和反射鏡組成，在第四偏振棱鏡的透射光方向依次排列分光片反射鏡，分 光片和反射鏡均與第四偏振棱鏡的透射光方向呈45度角，左邊帶原子鑒頻組件、第一成像透鏡和第一 (XD依次同軸排列，第一 (XD位于第一 成像透鏡的像平面，構(gòu)成左邊帶鑒頻通道，左邊帶鑒頻通道沿第四偏振棱鏡的折射光方向 放置，左邊帶原子鑒頻組件的一端朝向第四偏振棱鏡；右邊帶原子鑒頻組件、第二成像透鏡和第二 (XD依次同軸排列，第二 (XD位于第二 成像透鏡的像平面，構(gòu)成右邊帶鑒頻通道，右邊帶鑒頻通道沿分光片的反射光方向放置，右 邊帶原子鑒頻組件的一端朝向分光片；中心帶原子鑒頻組件、第三成像透鏡和第三(XD依次同軸排列，第三C⑶位于第三 成像透鏡的像平面，構(gòu)成中心帶鑒頻通道；中心帶鑒頻通道沿反射鏡的反射光方向放置，中 心帶原子鑒頻組件的一端朝向反射鏡；左邊帶原子鑒頻組件的結(jié)構(gòu)為第一磁體、第一原子泡、第二磁體、第一偏振棱鏡、 第一 1/4波片、第三磁體、第二原子泡、第四磁體依次同軸排列；第一偏振棱鏡的偏振方向 與第四偏振棱鏡折射光的偏振方向垂直；第一原子泡內(nèi)裝鈉原子，置于圓筒型第一恒溫筒 的中間，恒溫溫度為攝氏170度，第一磁體、第二磁體呈圓環(huán)型，置于第一恒溫筒的兩端，在 第一原子泡處產(chǎn)生200Gs的磁場(chǎng)，第一磁屏蔽筒包裹在第一磁體、第二磁體和第一恒溫筒 的外面；第二原子泡內(nèi)裝鈉原子，置于圓筒型第二恒溫筒的中間，恒溫溫度為攝氏170度， 第三磁體、第四磁體呈圓環(huán)型，置于第二恒溫筒的兩端，在第二原子泡處產(chǎn)生200Gs的磁 場(chǎng)，第二磁屏蔽筒包裹在第三磁體、第四磁體和第二恒溫筒的外面，第一波片的晶軸方向與 第一偏振棱鏡的偏振方向呈正45度角。右邊帶原子鑒頻組件的結(jié)構(gòu)與左邊帶原子鑒頻組件的區(qū)別僅在于第二偏振棱鏡 的偏振方向與分光片反射光的偏振方向垂直，第二 1/4波片的晶軸方向與第二偏振棱鏡的 偏振方向呈負(fù)45度角。中心帶原子鑒頻組件的結(jié)構(gòu)為第九磁體、第五原子泡、第十磁體、第三偏振棱鏡 依次同軸排列；第三偏振棱鏡的偏振方向與反射鏡反射光的偏振方向垂直；第五原子泡內(nèi) 裝鈉原子，置于圓筒型第五恒溫筒的中間，恒溫溫度為攝氏170度，第九磁體、第十磁體呈 圓環(huán)型，置于第五恒溫筒的兩端，在第五原子泡處產(chǎn)生2200Gs的磁場(chǎng)，第五磁屏蔽筒包裹 在第九磁體、第十磁體和第五恒溫筒的外面。2、原理高空大氣的Na氣輝是由Na原子發(fā)出的，Na氣輝的光譜頻率由原子躍遷能級(jí)決定， 同時(shí)又受到大氣溫度與風(fēng)場(chǎng)的影響，溫度影響光譜的寬窄，風(fēng)場(chǎng)使光譜平移。本氣輝風(fēng)溫成像儀的三個(gè)鑒頻組件也采用Na原子的光譜特性，各鑒頻組件的透 射光譜也有Na原子的躍遷能級(jí)決定，其透射帶的峰值頻率與沒(méi)有風(fēng)場(chǎng)影響的Na原子的氣 輝光譜的峰值頻率具有穩(wěn)定的頻率位置關(guān)系，因此可更為精確的檢測(cè)到氣輝光譜的展寬和 平移量，使探測(cè)發(fā)出氣輝處大氣的溫度和風(fēng)場(chǎng)的精度更高，探測(cè)穩(wěn)定性更好。原子處于磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生塞曼能級(jí)分裂，如果與原子能級(jí)波長(zhǎng)共振的偏振光進(jìn)入原 子體系會(huì)發(fā)生法拉第旋光，利用這一原子物理機(jī)制，在原子體系兩端放置正交的偏振棱鏡，
5并給原子體系加上磁場(chǎng)，氣輝光的偏振方向在原子體系中旋轉(zhuǎn)90度的奇數(shù)倍，可順利通過(guò) 正交的偏振棱鏡，其它波長(zhǎng)的光因不發(fā)生法拉第旋光而被正交的偏振棱鏡抑制，達(dá)到超窄 帶原子濾光和鑒頻目的。中心帶原子鑒頻組件的透射譜型呈兩翼和中心透射的三峰形態(tài)， 其中心透射峰覆蓋氣輝光的整個(gè)光譜，所透過(guò)信號(hào)強(qiáng)度反映氣輝光譜的整體強(qiáng)度。處于磁場(chǎng)中的原子體系，吸收紅移的右旋光和藍(lán)移的左旋光，而不吸收紅移的左 旋光和藍(lán)移的右旋光，利用這一原子物理機(jī)制，讓偏振的光信號(hào)經(jīng)1/4波片發(fā)生左旋或右 旋后，再進(jìn)入加有磁場(chǎng)的原子體系，便將發(fā)生紅移的右旋光和發(fā)生藍(lán)移的左旋光產(chǎn)生吸收 掉，而發(fā)生紅移的左旋光和發(fā)生藍(lán)移的右旋光可以順利通過(guò)原子體系，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信 號(hào)光譜左、右邊帶的選擇。左、右邊帶原子鑒頻組件的透射光譜都呈單翼形態(tài)，左邊帶原子 鑒頻組件透射峰位于氣輝光譜的左邊緣，所透過(guò)信號(hào)強(qiáng)度反映氣輝光左邊緣光譜的強(qiáng)度； 右邊帶原子鑒頻組件的透射峰位于氣輝光譜的右邊緣，所透過(guò)信號(hào)強(qiáng)度反映氣輝光右邊緣 光譜的強(qiáng)度。根據(jù)三個(gè)鑒頻成像通道獲得的氣輝光譜左邊緣、右邊緣和全譜的信號(hào)，可以計(jì)算 得到發(fā)出氣輝處大氣的溫度和風(fēng)場(chǎng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型的成像儀采用了超窄帶寬的原子濾光和鑒 頻，透射光譜帶寬窄，可有效抑制帶外背景光的干擾，提高接收信號(hào)的信噪比；本實(shí)用新型 的成像儀采用三通道鑒頻，分別獲得氣輝光譜的全譜、左邊緣譜和右邊緣譜的強(qiáng)度，由此可 同時(shí)探測(cè)氣輝的強(qiáng)度和發(fā)出氣輝處大氣的溫度和風(fēng)場(chǎng)分布；本實(shí)用新型的原子鑒頻曲線建 立在原子躍遷能級(jí)基礎(chǔ)上，波長(zhǎng)穩(wěn)定無(wú)漂移，鑒頻精度高，探測(cè)誤差小，工作穩(wěn)定可靠。

圖1原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀結(jié)構(gòu)示意圖。其中1左邊帶鑒頻通道，2右邊帶鑒頻通道，3中心帶鑒頻通道，4接收望遠(yuǎn)鏡，5 濾光片，6分光組件；11左邊帶原子鑒頻組件，12第一成像透鏡，13第一 (XD，21右邊帶原子 鑒頻組件，22第二成像透鏡，23第二 (XD，31中心帶原子鑒頻組件，32第三成像透鏡，33第 三 CCD ；101第一磁屏蔽筒，102第一磁體，103第一恒溫筒，104第一原子泡，105第二磁體， 106第一偏振棱鏡，107第一 1/4波片，108第二磁屏蔽筒，109第三磁體，110第二恒溫筒， 111第二原子泡，112第四磁體；206第二偏振棱鏡，207第二 1/4波片；301第五磁屏蔽筒 302第九磁體，303第五恒溫筒，304第五原子泡、305第十磁體，306第三偏振棱鏡；61第四 偏振棱鏡，62分光片，63反射鏡。圖2中心帶鑒頻曲線與鈉氣輝光譜的關(guān)系。其中4101鈉氣輝光譜，3101中心帶鑒頻曲線圖3原子鑒頻的鈉氣輝大氣溫度探測(cè)原理圖。其中1101左邊帶鑒頻曲線，4101鈉氣輝光譜，2101右邊帶鑒頻曲線。圖4原子鑒頻的鈉氣輝大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)原理圖。其中1101左邊帶鑒頻曲線，4101鈉氣輝光譜，2101右邊帶鑒頻曲線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。1、結(jié)構(gòu)由圖1可知，原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀由接收望遠(yuǎn)鏡4、濾光片5、分光 組件6、中心帶原子鑒頻組件31、左、右邊帶原子鑒頻組件11和21、三個(gè)成像透鏡12、22和 32、三個(gè)成像CCD13、23和33組成。接收望遠(yuǎn)鏡4、濾光片5與分光組件6的第四偏振棱鏡61依次同軸排列，分光組件 6由第四偏振棱鏡61、分光片62和反射鏡63組成，在第四偏振棱鏡61的透射光方向依次 排列分光片62和反射鏡63，分光片62和反射鏡63均與第四偏振棱鏡61的透射光方向呈 45度角；沿第四偏振棱鏡61的折射光方向，依次同軸排列的左邊帶原子鑒頻組件11、第一 成像透鏡12和第一 (XD 13，構(gòu)成左邊帶鑒頻通道1，第一 (XD13位于第一成像透鏡12的像 平面；沿分光片62的反射光方向，依次同軸排列的右邊帶原子鑒頻組件21、第二成像透 鏡22和第二 (XD 23，構(gòu)成右邊帶鑒頻通道2，第二 (XD23位于第二成像透鏡22的像平面；沿反射鏡63的反射光方向，依次同軸排列的中心帶原子鑒頻組件31、第三成像透 鏡32和第三(XD 33，構(gòu)成中心帶鑒頻通道3，第三(XD33位于第三成像透鏡32的像平面；左邊帶原子鑒頻組件11的結(jié)構(gòu)為第一磁體102、第一原子泡104、第二磁體105、 第一偏振棱鏡106、第一 1/4波片107、第三磁體109、第二原子泡111和第四磁體112依次 同軸排列；第一偏振棱鏡106的偏振方向與第四偏振棱鏡61折射光的偏振方向垂直；第一 原子泡104內(nèi)裝鈉原子，置于圓筒型第一恒溫筒103的中間，恒溫溫度為攝氏170度，第一 磁體102、第二磁體105呈圓環(huán)型，置于第一恒溫筒103的兩端，在第一原子泡104處產(chǎn)生 200Gs的磁場(chǎng)，第一磁屏蔽筒101包裹在第一磁體102、第二磁體105和第一恒溫筒103的外 面；第二原子泡111內(nèi)裝鈉原子，置于圓筒型第二恒溫筒110的中間，恒溫溫度為攝氏170 度，第三磁體109、第四磁體112呈圓環(huán)型，置于第二恒溫筒110的兩端，在第二原子泡111 處產(chǎn)生200Gs的磁場(chǎng)，第二磁屏蔽筒108包裹在第三磁體109、第四磁體112和第二恒溫筒 110的外面，第一波片107的晶軸方向與第一偏振棱鏡106的偏振方向呈正45度角；左邊 帶原子鑒頻組件11的透射光譜形成圖3所示的左邊帶鑒頻曲線1101，其透射帶位于Na氣 輝光譜的左邊緣。右邊帶原子鑒頻組件21的結(jié)構(gòu)與左邊帶原子鑒頻組件11的區(qū)別僅在于第二偏振 棱鏡206的偏振方向與分光片62反射光的偏振方向垂直，第二 1/4波片207的晶軸方向與 第二偏振棱鏡206的偏振方向呈負(fù)45度角。右邊帶原子鑒頻組件21的透射光譜形成圖3 所示的右邊帶鑒頻曲線2101，其透射帶位于Na氣輝光譜的右邊緣。中心帶原子鑒頻組件31的結(jié)構(gòu)為第九磁體302、第五原子泡304、第十磁體305、 第三偏振棱鏡306依次同軸排列；第三偏振棱鏡306的偏振方向與反射鏡63反射光的偏振 方向垂直；第五原子泡304內(nèi)裝鈉原子，置于圓筒型第五恒溫筒303的中間，恒溫溫度為攝 氏170度，第九磁體302、第十磁體305呈圓環(huán)型，置于第五恒溫筒303的兩端，在第五原子 泡304處產(chǎn)生2200Gs的磁場(chǎng)，第五磁屏蔽筒301包裹在第九磁體302、第十磁體305和第五 恒溫筒303的外面。中心帶原子鑒頻組件31的透射光譜形成圖2所示的中心帶鑒頻曲線3101，其透射帶覆蓋整個(gè)Na氣輝光譜。上述接收望遠(yuǎn)鏡4還可以采用魚(yú)眼鏡頭，可以增大探測(cè)視場(chǎng)，由此增大探測(cè)的空 間區(qū)域。上述的各原子泡內(nèi)可均裝K原子，各恒溫筒的恒溫溫度均為攝氏150度，左邊帶原 子鑒頻通道1和右邊帶原子鑒頻通道2中的磁體在原子泡處產(chǎn)生150Gs的磁場(chǎng)，中心帶原 子鑒頻通道3中的磁體在原子泡處產(chǎn)生1500Gs的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)K氣輝強(qiáng)度和發(fā)出氣輝處大 氣的溫度和風(fēng)場(chǎng)探測(cè)。上述的各原子泡內(nèi)可均裝Li原子，各恒溫筒的恒溫溫度均為攝氏300度，左邊帶 原子鑒頻通道1和右邊帶原子鑒頻通道2中的磁體在原子泡處產(chǎn)生350Gs的磁場(chǎng)，中心帶 原子鑒頻通道3中的磁體在原子泡處產(chǎn)生3500Gs的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)Li氣輝強(qiáng)度和發(fā)出氣輝 處大氣的溫度和風(fēng)場(chǎng)探測(cè)。2、原理接收望遠(yuǎn)鏡4接收到從高空發(fā)出的氣輝光，先經(jīng)濾光片5初步濾除干擾光后，再由 分光組件6將氣輝光分配到各個(gè)通道，分光組件6的第四偏振棱鏡61將氣輝光分為偏振方 向相互垂直的兩束光，其中折射光進(jìn)入左邊帶鑒頻成像通道1，透射光照射到分光片62，分 光片62將氣輝光再分為兩束，其中反射光進(jìn)入右邊帶鑒頻成像通道2，透射光經(jīng)反光鏡63 進(jìn)入中心帶鑒頻成像通道3。左邊帶鑒頻成像通道1的接收光譜帶寬為圖3所示的左邊帶鑒頻曲線1101，所獲 圖像的強(qiáng)度分布表示Na氣輝左邊緣光譜的強(qiáng)度分布；右邊帶鑒頻成像通道2的接收光譜帶 寬為圖3所示的右邊帶鑒頻曲線2101，所獲圖像的強(qiáng)度分布表示Na氣輝右邊緣光譜的強(qiáng)度 分布；中心帶鑒頻成像通道3的接收光譜帶寬為圖2所示的中心帶鑒頻曲線3101，所獲圖 像的強(qiáng)度分布表示Na氣輝總光譜的強(qiáng)度分布。如圖3所示，當(dāng)高空某一點(diǎn)Na原子的溫度由T1升高到T2時(shí)，其發(fā)出氣輝光譜的 幅度減小、寬度增寬、總光能量不變，這時(shí)，從該點(diǎn)發(fā)出的氣輝光進(jìn)入中心帶鑒頻成像通道3 的強(qiáng)度不變，對(duì)該點(diǎn)成像的強(qiáng)度13不變；但從該點(diǎn)發(fā)出的氣輝光進(jìn)入左邊帶鑒頻成像通道 1和右邊帶鑒頻成像通道2的強(qiáng)度都會(huì)增大，這兩個(gè)通道對(duì)該點(diǎn)成像的強(qiáng)度II和12也都會(huì) 增大；II和12之和與13的比值表示該點(diǎn)的溫度。如圖4所示，當(dāng)高空某一點(diǎn)Na原子的群體速度由ul升高到u2時(shí)，其發(fā)出氣輝 光譜的幅度不變、光譜向右平移、總光能量不變，這時(shí)，從該點(diǎn)發(fā)出的氣輝光進(jìn)入中心帶鑒 頻成像通道3的強(qiáng)度不變，對(duì)該點(diǎn)成像的強(qiáng)度13不變；但從該點(diǎn)發(fā)出的氣輝光進(jìn)入左邊帶 鑒頻成像通道1的強(qiáng)度減小，對(duì)該點(diǎn)成像的強(qiáng)度II減?。煌瑫r(shí)，從該點(diǎn)發(fā)出的氣輝光進(jìn)入右 邊帶鑒頻成像通道2的強(qiáng)度增大，對(duì)該點(diǎn)成像的強(qiáng)度12會(huì)增大；通過(guò)計(jì)算II和12之差與 13比值，絕對(duì)值的大小表示該點(diǎn)風(fēng)速的大小，正負(fù)號(hào)表示該點(diǎn)風(fēng)場(chǎng)的方向。
權(quán)利要求原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀包含接收望遠(yuǎn)鏡(4)、濾光片(5)，其特征在于，該成像儀還包含分光組件(6)、中心帶原子鑒頻組件(31)、左、右邊帶原子鑒頻組件(11、21)，三個(gè)成像透鏡(12、22、32)和三個(gè)成像CCD(13、23、33)；接收望遠(yuǎn)鏡(4)、濾光片(5)與分光組件(6)的第四偏振棱鏡(61)依次同軸排列，分光組件(6)由第四偏振棱鏡(61)、分光片(62)和反射鏡(63)組成，在第四偏振棱鏡(61)的透射光方向依次排列分光片(62)和反射鏡(63)，分光片(62)和反射鏡(63)均與第四偏振棱鏡(61)的透射光方向呈45度角；沿第四偏振棱鏡(61)的折射光方向，依次同軸排列的左邊帶原子鑒頻組件(11)、第一成像透鏡(12)和第一CCD(13)，構(gòu)成左邊帶鑒頻通道(1)，第一CCD(13)位于第一成像透鏡(12)的像平面；沿分光片(62)的反射光方向，依次同軸排列的右邊帶原子鑒頻組件(21)、第二成像透鏡(22)和第二CCD(23)，構(gòu)成右邊帶鑒頻通道(2)，第二CCD(23)位于第二成像透鏡(22)的像平面；沿反射鏡(63)的反射光方向，依次同軸排列的中心帶原子鑒頻組件(31)、第三成像透鏡(32)和第三CCD(33)，構(gòu)成中心帶鑒頻通道(3)，第三CCD(33)位于第三成像透鏡(32)的像平面；左邊帶原子鑒頻組件(11)的結(jié)構(gòu)為第一磁體(102)、第一原子泡(104)、第二磁體(105)、第一偏振棱鏡(106)、第一1/4波片(107)、 第三磁體(109)、第二原子泡(111)、第四磁體(112)依次同軸排列；第一偏振棱鏡(106)的偏振方向與第四偏振棱鏡(61)折射光的偏振方向垂直；第一原子泡(104)內(nèi)裝鈉原子，置于圓筒型第一恒溫筒(103)的中間，恒溫溫度為攝氏170度，第一磁體(102)、第二磁體(105)呈圓環(huán)型，置于第一恒溫筒(103)的兩端，在第一原子泡(104)處產(chǎn)生200Gs的磁場(chǎng)，第一磁屏蔽筒(101)包裹在第一磁體(102)、第二磁體(105)和第一恒溫筒(103)的外面；第二原子泡(111)內(nèi)裝鈉原子，置于圓筒型第二恒溫筒(110)的中間，恒溫溫度為攝氏170度，第三磁體(109)、第四磁體(112)呈圓環(huán)型，置于第二恒溫筒(110)的兩端，在第二原子泡(111)處產(chǎn)生200Gs的磁場(chǎng)，第二磁屏蔽筒(108)包裹在第三磁體(109)、第四磁體(112)和第二恒溫筒(110)的外面，第一波片(107)的晶軸方向與第一偏振棱鏡(106)的偏振方向呈正45度角；右邊帶原子鑒頻組件(21)的結(jié)構(gòu)與左邊帶原子鑒頻組件(11)的區(qū)別僅在于，第二偏振棱鏡(206)的偏振方向與分光片(62)反射光的偏振方向垂直，第二1/4波片(207)的晶軸方向與第二偏振棱鏡(206)的偏振方向呈負(fù)45度角；中心帶原子鑒頻組件(31)的結(jié)構(gòu)為第九磁體(302)、第五原子泡(304)、第十磁體(305)、第三偏振棱鏡(306)依次同軸排列；第三偏振棱鏡(306)的偏振方向與反射鏡(63)反射光的偏振方向垂直；第五原子泡(304)內(nèi)裝鈉原子，置于圓筒型第五恒溫筒(303)的中間，恒溫溫度為攝氏170度，第九磁體(302)、第十磁體(305)呈圓環(huán)型，置于第五恒溫筒(303)的兩端，在第五原子泡(304)處產(chǎn)生2200Gs的磁場(chǎng)，第五磁屏蔽筒(301)包裹在第九磁體(302)、第十磁 體(305)和第五恒溫筒(303)的外面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀，其特征在于，所述的 接收望遠(yuǎn)鏡(4)采用魚(yú)眼鏡頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀，其特征在于，所述的各原子泡均內(nèi)裝K原子，各恒溫筒的恒溫溫度均為攝氏150度，左邊帶原子鑒頻組件(11) 和右邊帶原子鑒頻組件(21)中的磁體在原子泡處產(chǎn)生150Gs的磁場(chǎng)，中心帶原子鑒頻組件 (31)中的磁體在原子泡處產(chǎn)生1500Gs的磁場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀，其特征在于，所述的 各原子泡均內(nèi)裝Li原子，各恒溫筒的恒溫溫度均為攝氏300度，左邊帶原子鑒頻組件(11) 和右邊帶原子鑒頻組件(21)中的磁體在原子泡處產(chǎn)生350Gs的磁場(chǎng)，中心帶原子鑒頻組件 (31)中的磁體在原子泡處產(chǎn)生3500Gs的磁場(chǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種原子鑒頻的高空大氣氣輝風(fēng)溫成像儀，用于空間大氣氣輝探測(cè)。該成像儀由接收望遠(yuǎn)鏡(4)、濾光片(5)、分光組件(6)、中心帶原子鑒頻組件(31)、左、右邊帶原子鑒頻組件(11、21)，三個(gè)成像透鏡(12、22、32)和三個(gè)成像CCD(13、23、33)組成。該成像儀將接收到的氣輝光分配到中心帶原子鑒頻通道(3)和左、右邊帶原子鑒頻通道(1、2)，分別獲得氣輝光譜的全譜、左邊緣譜和右邊緣譜的強(qiáng)度，可同時(shí)得到氣輝的強(qiáng)度和發(fā)出氣輝處大氣的溫度和風(fēng)場(chǎng)分布。優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)功能多，波長(zhǎng)穩(wěn)定無(wú)漂移，鑒頻精度高，探測(cè)誤差小，工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)G01W1/02GK201583675SQ20092035349
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者戴陽(yáng), 李勇杰, 李發(fā)泉, 楊國(guó)韜, 林兆祥, 林鑫, 程學(xué)武, 龔順生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所