太阳K冕探测关键技术
日冕是太阳大气的最外层结构，观测日冕是理解和研究太阳活动规律的基础。白光日冕中的K冕是由日冕中的粒子（主要是自由电子）散射光球的光而形成。K冕的形成机制表明其对日冕等离子体密度的动态变化极其敏感。通过观测K冕，可以监测日冕加热或太阳爆发活动过程中出现的密度扰动结构，进而不仅有助于理解其物理过程，而且可为预报太阳爆发现象可能造成的灾害性空间天气提供基本的数据。因此K冕的观测具有极高的科学与应用价值。本文旨在研究K冕的关键探测技术，为后续大视场K冕探测日冕仪的成功研制提供必要的知识和经验贮备。 论文首先基于汤姆逊散射原理对K冕的空间亮度分布及偏振性质进行模拟，然后通过建模设计了K冕的偏振测量方案。针对大视场日冕仪常规视场及扩展视场的设计要求，论文对4°-20°及10°-60°视场（1°相当于3.75个太阳半径）的K冕亮度分布进行了模拟。模拟证实K冕图像的形态特征不仅与观测角度相关，而且与行星际太阳风密度结构的不均匀性也有着直接相关。模拟也验证了K冕亮度随日心距增大迅速减弱的特征，K冕亮度从4°到20°减弱了140倍，从10°到60°降低了160倍。通过对偏振性质的模拟，发现K冕偏振度随视场角的变化而变化，且变化趋势并非单调递增或者递减。在视场角较靠近太阳表面时（如4°视场角附近），K冕偏振随观测角度的变化比较明显。对10°到60°视场，不同观测位置同一视场角的K冕偏振度的差异较小，其最大差异小于3％。论文接着对K冕的偏振测量装置进行设计和参数模拟，发现铁电液晶做为偏振测量装置核心器件时其整体调制效率要优于传统设计近3个量级，采用双铁电液晶偏振调控能够通过四次探测获得K冕全偏振斯托克斯参量。最后对设计的双铁电液晶偏振调控装置进行了优化，发现当将其中一片铁电液晶置换为λ/4波片时，通过两次调制即可获得斯托克斯参量中的I，Q和U，同时使偏振测量装置的调制效率提升至原来的两倍。通过对K冕关键探测技术的研究，为后续大视场K冕日冕仪的研制提供了一部分技术上的积累，对未来可能实施的日球多角度同步观测计划也具有一定的参考价值。
太阳K冕;汤姆逊散射;大视场日冕仪;偏振测量
山东大学
硕士
空间物理学
黄正化;孙明哲
2020
中文
P182.62
2020-10-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）