태양 분광 망원경 (KSIS)
태양분광망원경은 9미터의 반사망원경으로 역시 접안부에 다른 렌즈를 부착하지 않고 얇은 슬릿과 격자모양의 거울을 설치하여 태양 빛을 여러 파장에서 관측할 수 있도록 구현한 망원경이다.
슬릿을 통해 태양 상의 일부분만 통과시키고 격자거울은 프리즘과 비슷한 역할을 하여 태양의 일부분에 대해 분광 관측이 가능하다. 슬릿 앞쪽에 반사각을 조절할 수 있는 거울을 설치하여 초점에 맺히는 태양의 위치를 조정할 수 있다.
이 거울을 움직였다가 제 자리로 오는 작업을 반복함으로써 태양의 일부분에 대한 분광정보를 시간과 공간에 대해 얻을 수 있다. 이 망원경이 얻는 정보는 I(x, y, t, λ)로써 여타 망원경보다 월등히 많은 정보를 얻을 수 있다. 그러나 여타 망원경보다 정열, 시간 및 공간 분해능 측면에서 뒤떨어진다. 이 망원경은 보현산에 설치된 태양플레어 망원경에 장착된 필터의 반응함수를 조정하는데 쓰이고 또 이후 미국 BBSO에 설치된 차세대 장비인 FISS는 이 장비를 제작하며 축적된 기술을 토대로 구현되었다.
시스템
분광관측 망원경은 돔과 경통부로 구성되어 있다. 경통부는 슬릿 앞에서 태양상을 얻는 관측실과 CCD로 분광 영상을 얻는 분광실로 구분된다. 주경과 부경은 건물 2층의 돔에 설치되어 있다.
PM,SM - Primary mirror and secondary mirror of Coelostat
CF - Cutoff filter(3500Å~7000Å)
M1,M2 - Flat mirrors
OM - Objective mirror (spherical mirror)
M3 - Scanning mirror (rotatable flat mirror)
Slit
Collimator - Collimating mirror
M5 - Folding mirror
Grating - Grating mirror
M6 - Folding mirror
CM - Camera mirror
M7 - Folding mirror
CCD
- 실로스탯
태양의 위치를 추적하여 특정 지점에 태양빛을 반사시키는 시스템으로 주경과 부경 및 이들을 구동하는 모터로 구성되어 있다.
- 광학 시스템
광학시스템은 구경 30cm, 초점거리 9m인 뉴튼식 반사 망원경, 스캐닝미러 및 슬릿과 회절판(600groove/mm)으로 구성되어 있고 3차 분광띠에서 3,500~7,000 Å인 영역을 태양 분광선을 관측하도록 설계되어 있다. 이 시스템으로부터 0.015 Å/pixel 분산도와 0.2 Å 이하의 분광 분해능을 얻는다.
| Mirror | Specification |
|---|---|
| M1 (Flat Mirror) | Φ = 438 mm, focal length = 420 mm, flat mirror, cooling mirror(cutoff at 800 nm), Zerodur, λ/10 |
| M2, M3 (Flat Mirrors) M4 (Scanning Mirror) |
Φ = 300 mm, Pyrex, λ/10 |
| OM (Objective Mirror) | Φ = 310 mm, focal length = 300 mm (f/30), spherical mirror, Pyrex |
| Slit | L ≥ 1 cm ~ 5 cm W ≥ 5 μm ~ 1000 μm |
| Collimator | Φ = 160 mm, focal length = 150 mm (f/30), spherical mirror, Pyrex |
| M5 (Folding Mirror) | Φ = 170 mm, focal length = 160 mm, Pyrex, λ/10, diameter of a hole = 26 mm, distance between Slit and M5 : 500 mm |
| Grating | 600 grooves/mm, 154 ×206×30 mm3, BK7 3rd order |
| M6 (Folding Mirror) | Φ = 200 mm, focal length = 180 mm, Pyrex, λ/10, diameter of a hole = 30 mm, distance between CCD and M6 : 500 mm |
| CM (Camera Mirror) | Φ = 200 mm, focal length = 190 mm, Pyrex, λ/10, R=-9000 mm |
- 스캐닝 미러
태양의 특점 지점에 대한 영상을 얻기 위한 거울이다. 평면거울에 회전판, 스텝 모터 및 인코더가 설치되어 있고 자체 제작된 프로그램으로 제어된다.
| Hardware | Specification |
|---|---|
| Rotation stage | PI M-037.00, Φ = 60 mm, >360도 Resolution : 0.12″(with servo motor) warm gear type |
| Motor Driver | Compumotor OEM750 Resolution : 50.800 pulses/round Input voltage : 24VDC - 75VDC |
| Incoder | Metronics S-40-8-6000ZV Resolution : 6,000 x 4 = 24,000 pulses |
- CCD 카메라
분광실 좌측 가장자리의 초점이 맺히는 부분에 설치되어 있고 자체 제작된 프로그램에 의해 작동된다.
| Mirror | Specification |
|---|---|
| Imaging CCD | 1M15 |
| Array Dimension | 14.3 x 14.3 mm |
| Pixel Dimension | 1024 x 1024 pixel |
| Pixel Size | 14 x 14 ㎛ |
| A/D Resolution | 12 bits |
| Interface | RS-422 |
| Data Acquisition Time | ~ 1/15 sec |
[ CCD 광자 효율 ]
필터테스트
보현산 태양플레어망원경에서 사용중인 Lyot필터의 투과특성을 측정하고 조정한다. 정기적 테스트를 통해 필터의 반응을 정확히 파악하고 조정함으로써 태양플레어망원경의 효율을 높이는데 크게 기여하고 있다.
필터 테스트 모습. 슬릿 앞에 리오필터를 태양빛에 평행하게 놓고 테스트를 시작한다.
필터의 분광영상과 파장에 따른 반응함수를 구한다. 이 때 분광은 필터를 통과한 빛이다.
기존 Ha 흡수선의 특성곡선과 비교하여 필터의 중심파장과 Ha의 중심파장과 일치하도록 조정하여 테스트를 완료한다.
분광관측
H-alpha 6562.8 Å
Sodium D1 5898 Å, D2 5890 Å
