Блок солнечных рентгеновских телескопов СРТ-К

БЛОК СОЛНЕЧНЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ ТЕЛЕСКОПОВ СРТ-К

Блок солнечных рентгеновских телескопов СРТ-К предназначен для получения рентгеновских изображений Солнца с высоким пространственным разрешением и включает 4-канальный телескоп по схеме Ричи-Кретьена (далее Т1), 2-х канальный телескоп по схеме Гершеля (Т2), а также два оптических датчика для контроля ориентации осей телескопа по звездам. Краткая информация о характеристиках телескопов СРТ-К комплекса СПИРИТ дана в таблице:

Тип телескопа Спектр. диапазон, А Линии ионов Поле зрения, угл. мин Угловой масштаб на ячейку Режим работы
Ричи-Кретьена

171

195

284

304

FеIX-FeX

42х48

2,5"

полный диск

FeXII FeXV

Не II

Гершеля

175

304

FеIX-FeXI

45x50

2,6"

полный диск,

корона на 2-5 Rsun

Не II+SiXI

Оптические датчики ОД1 и ОД2

4000-8000

круговое 110

1' x 2'

Регистрация звезд >12m под углом 900 к напр. на Солнце

ОПТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТЕЛЕСКОПОВ

Оптические семы телескопов СРТ-К СПИРИТ показаны ниже на рисунках:

Схема телескопа Т1 по схеме Ричи-Кретьена комплекса СПИРИТ: ПЗ, ВЗ - первичное и вторичное зеркала объектива Ричи-Кретьена, ДИ -детектор изображений, ВФ - входные фильтры, ЗВК - заслонка выбора канала.
(а) - схема телескопа Т2 по схеме Гершеля комплекса СПИРИТ: М1, М2 - внеосевые параболические зеркала с многослойным покрытием, ДИ -детекторы изображений, ВФ - входные фильтры, ЗД - затмевающие диски коронографа, Д1, Д2 - двигатели заклона и фокусировки. (б) - схема детектора изображений: ФД - фильтр детектора, МКП - микроканальная пластина электронно-оптического преобразователя (ЭОП), Э - экран, О- объектив, ПЗС - прибор с зарядовой связью (матрица).

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

Оптическая схема телескопа Т1 полностью аналогична схеме телескопа EIT (Extreme-Ultraviolet Imaging Telescope) на КА SOHO (Solar & Heliospheric Observatory). Комплект зеркал телескопа Т1 был изготовлен в Институте космической астрофизики (Орсэ, Франция) и является одной из копий объектива телескопа SOHO/EIT. Объектив телескопа Ричи-Кретьена с диаметром 120 мм и фокусным расстоянием 1660 мм состоит из двух зеркал с многослойным покрытием Mo-Si, имеющих 4 сектора с покрытиями на длины волн 171, 195, 284 и 304 A.

Телескоп Т2 с многослойной оптикой нормального падения и детекторами на основе ПЗС-матриц является третьим поколением солнечных телескопов, разработанных в ФИАНе на протяжении последних 20 лет. Прототипами этого телескопа были телескопы ТЕРЕК на космическом аппарате "Фобос-1" (1988 г.), и ТЕРЕК-К на спутнике КОРОНАС-И (1994 г. Оптика телескопов Гершеля - внеосевые параболоиды с диаметром 100 мм, фокусным расстоянием 1500 мм и с покрытием Mo-Si были изготовлены совместно ФИАНом и Институтом физики микроструктур РАН.

В телескопе Т2 впервые был реализован принцип получения одновременных изображений с одинаковой экспозицией в участках спектра 175 и 304 A, соответствующих различным слоям переходной области и короны Солнца. Кроме этого, телескоп Т2 использовался как внезатменный коронограф с внешним затмевающим диском для исследований ВУФ-излучения короны на расстояниях до 5 Rsun. Для этих наблюдений зеркала в телескопе Гершеля были снабжены механизмами угловой юстировки и фокусировки для корректировки возможных изменений юстировки при выведении спутника на орбиту. Для наблюдений короны канал снабжен внешними крышками ('искусственными лунами'), закрываемыми по командам; при этом солнечное излучение проходило через дополнительные оптические окна.

Детекторы изображений телескопов Т1 и Т2 идентичны. Они состояли из электронно-оптических усилителей яркости изображения (ЭОП), преобразующих ВУФ-изображение в видимое и выполняющих роль электронных затворов, проекционных объективов и ПЗС-матриц. Динамический диапазон регистрируемых яркостей в рентгеновских каналах составил порядка 105. Времена экспозиций могли изменяться от 0,01 до 600 с.

Для фильтрации рентгеновского потока и подавления интенсивного видимого и УФ-излучения Солнца на входе каналов обоих телескопов были установлены входные фильтры, представляющие собой Al-пленку толщиной около 0,25 мкм на опорной сетке. В канале Т2-175 Al-пленка нанесена на органическую подложку из формвара толщиной 600 микрон. В других каналах телескопов Т1 и Т2 эта подложка отсутствовала. По конструкции и свойствам входные фильтры аналогичны ранее использовавшимся в телескопе ТЕРЕК-К на спутнике КОРОНАС-И. Для дополнительной защиты от видимого света на входе детекторов были установлены фильтры на основе трековых мембран. Мембраны изготовлены из майлара толщиной 8,5 мкм с порами диаметром 1,5 мкм, на которые сверху нанесена алюминиевая пленка толщиной 0,15 мкм.

Общее пропускание фильтров в зависимости от длины волны ВУФ-излучения показано ниже на рисунке. Здесь же показана зависимость от длины волны квантовой эффективности МКП.

Спектральные функции пропускания системы фильтров (входной фильтр + фильтр детектора) всех каналов телескопа СПИРИТ Т1 и канала СПИРИТ Т2-304 (1), канала СПИРИТ Т2-175 (2) и квантовая эффективность МКП (3).

На следующем рисунке приведены спектральные функции эффективной площади каналов телескопов Т1 и Т2, определяемой как произведение геометрической площади зеркал на коэффициенты отражения и квантовую эффективность детектора.

Эффективная площадь каналов телескопов СПИРИТ Т1 (сплошные линии) и Т2 (штрих-пунктир) в зависимости от длины волны.

При оценках температурных функций отклика использовалась функция эмиссии солнечной плазмы G(ne,T), рассчитанная с помощью базы данных CHIANTI методом. Для каналов телескопа Т1 спектральный состав регистрируемого излучения практически такой же, как в аналогичных каналах телескопа EIT. Нормированные температурные функции отклика различных каналов телескопов СПИРИТ приведены ниже:

Нормированные функции температурного отклика каналов СПИРИТ Т1-171, Т1-195 и Т2-175.
Нормированные функции температурного отклика каналов СПИРИТ Т1-304, Т1-284 и Т2-304.