积分视场光谱仪

2025-08-12

积分视场光谱仪(IFS)采用切割单元为 0.2 角秒的像切分器将视场切分为 32 个单元,并对这些单元在 0.35-1μm 进行色散获得每个单元的光谱,实现视场大于 6″×6″,空间分辨率~0.2″,谱分辨率 R≥1000 并覆0.35-1μm 全光学波段的三维光谱观测。IFS 由星上定标器、积分视场单元、分光光谱仪、探测器及制冷组件、探测器电路、信息处理和主控电路组成。光路如图所示,主光学出射光经像放大系统扩焦约9倍,所成的像由像切分器进行切分,经过瞳镜(Pupil mirror)成像到狭缝镜slit mirror)上,再缩小约 9 倍,同时也将切分后的像重新排列以便色散成谱。瞳镜出射端使用分色片,在~580nm 处分光,将光路分为红蓝两路,分别进入两个基于凸面光栅的 offner 光谱仪,各点的光谱展开后送入焦平面探测系统。探测器选用 e2v 帧转移 CCD,红蓝两端分别采用6K×6K 4K×4K 像元探测器。CCD 采集的信号经过驱动放大、模数转换和数据排列处理得到观测目标的三维光谱数据。

IFS光路图

IFS 的仪器通光效率合并探测器效率在红蓝两端两个主要波段范围平均超过 40%。对面源的探测能力要求经 20×300s 曝光叠加后,针对 B 波段面亮度星等为 17 /平方角秒的目标源其单个光谱分辨单元的信噪10。探测器读出噪声约为 5.5e- /pixel,是通常 IFS 观测时噪声的主要来源。在 IFS 实际使用中,探测器可合并读出,可为对光谱分辨率或空间分辨率要求不高的科学提供进一步提升探测效率的可能。


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