Способ измерения параметров солнечной плазмы

 

Изобретение относится к астрофизике и может быть использовано в исследованиях солнечной атмосферы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения напряженности магнитного поля одновременно с измерением дифференциальной лучевой скорости. При реализации способа осуществляют с помощью поляризационной призмы - раздвоителя 3 и ахроматической четвертьволновой фазовой пластины 2 поляризационное раздвоение элементов А и В солнечного изображения, пространственную модуляцию радиополяризованных спектральных компонент, выделяемых дифракционным 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 фазовой 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 R 33/032

ГОСУДАРСТВЕ ппЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689589/21 (22) 12,05.89 (46) 30.08.91, Бюл. М 32 (71) Сибирский институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Сибирского отделения АН СССР (72) Н.И.Кобанов (53) 535.853(088.8) (56) Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. М.; Наука. 1971, с,75-79.

Авторское свидетельство СССР

М 957009, кл, 6 01 R 3/06, 1982. (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 четвертьволновойфазовой пластины 2 поляризационное раздвоение элементов А и В солнечного изоИзобретение относится к астрофизике и может быть использовано для исследования физических условий в атмосфере Солнца.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет одновременных измерений дифференциальной лучевой скорости и напряженности магнитного поля в единой оптической системе.

На фиг.1 представлена функциональная схема одного из вариантов устройства реа Ы 1674024 . А1 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 фиг.2 — условная картина расположения компонент эеемановского расщепления спектральной линии, поясняющая принцип работы устройства.

Устройство реализации способа (фиг.1) содержит ахроматические четвертьволновые фазовые пластины 1 и 2, поляризационную призму-раэдвоитель 3 изображения, входную щель 4 спектрографа, электрооптический модулятор 5, пространственного положения спектральных компонент, дифракционный 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,  — условные обозначения элементов изображения Солнца, Четвертьволновые пластины 1 и 2 ориентированы под 45 K направлениям линейной поляризации лучей в поляризационной призме 3. В лайншифтере 8 точнее наведение магниточувствительной спектральной линии на щель фотометра осуществляется с помощью плоскопараллел ь ной стекл iHHGA 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 фотометрон 9, 10. Для этого между паляризацисннай призмой 3 и четнертьнолнаной 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,ой спектральной линии HB щель фотометра 10 модуляции интенсивности светового потока исчезает и сигнал на частоте модуляции обращается в нуль. Г)осл . этога с помощью лайншифтера 8 производят установку магниточунствительной спектральной линии на входной щели фотометра 9, Затем поляризатор удаляют, прибор готов к измерениям, Способ осущестнлгнот ледующим образом.

Наличие в солнечном свете лучей с циркулярной поляризацией обусловлено действием эффекта Зеемана. С помощью четнертьвалноной фазонай пластины 1 циркулярно поляризованные лучи превращают н линейно поляризованные по двум ортогональным направлениям, При этом для непо- ляризонанной части солнечного света ничего не меняется и,. следовательно, четнертьнолноная пластина на немагниточунстнительную спектральную линию влияния не окажет, Совмещают с помощью призмы

3 и четнертьволновай пластины 2 направле5

10 !5

2Г1

55 ния 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 сг-. 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 дне 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.2а) 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 ст+ компонент, образованных прошедшими в спектрограф лучами, совпадает, следовательно, измеряемый сигнал результирующего магнитного поля равен О. В варианте фиг.2б магнитное поле в обоих элементах одинаково по величине и направлению. В этом случае положение сгкомпонент 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 формула

Нср = — 2 (НА + Hf3), где НА, 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 S>=V<=Vg,-Чв, где Чи Чв — лученые скорости в элементах А и В. Для магнитной линии (фотометр 9) к сигналу V< добавится сигнал Н р, т.е. Б =Чн+Н р. Сигналы фотометрон 9, 10 детектируют соответ стненно синхронными детекторами 12, 11 на частоте генератора 7, управляющего электростатическим модулятором 5, и соединенного с опорными входами синхродетекторон. Сигнал с выхода синхронного

1674024

Формула изобретения

Способ измерения параметров солнечной плазмы, заключающийся в том,что осуществляют поляризационное раздвоение солнечного изображения, пространственную модуляцию разнополяризованных спектральных компонент и фотоэлектричеСоставитель И.Коновалов

Редактор M.Håäoëóæåíêî Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 2918 Тираж 406 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 детектора 11 подают на инвертирующий вход дифференциального усилителя 13, а на неинвертирующий вход подают сигнал с выхода синхродетектора 12. Поскольку Sz31=(1/ц+Нср ц=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, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения магнитного поля, естественную циркулярную поляризацию солнечного све10 та преобразует в линейную, направления которой совмещают с направлениями поляризации оаздвоенных изображений, и на частоте модуляции регистрируют колебания интенсивности в крыльях двух спект15 ральных линий, одна из которых магниточувствительная, а другая немагниточувствительная. и по разности зарегистрированных сигналов определяют величину и знак средней напряженности

20 магнитного поля.