卢海平1，张凯元1，袁祥岩1，Jessica Zheng2 1.中国科学院国家天文台南京天光所 2.AAO

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1 卢海平1，张凯元1，袁祥岩1，Jessica Zheng2 1.中国科学院国家天文台南京天光所 2.AAO
南极巡天望远镜AST3-3红外性能分析 卢海平1，张凯元1，袁祥岩1，Jessica Zheng2 1.中国科学院国家天文台南京天光所 2.AAO

2 内容 南极红外天文优势 KISS红外相机主要技术指标 杂散光及热辐射分析 a）月光抑制分析 b）AST3望远镜主体热辐射分析
c）AST3红外相机设计及性能

3 南极红外天文 天空背景低 透过率高、特殊窗口 时域天文 寒冷 干燥 极夜 准空间环境 南极环境 南极大气透过率 中等纬度大气透过率

4 AST3-NIR的主要技术指标

5 红外望远镜性能的影响因素 望远镜的通光口径 望远镜的F数 系统透过率 探测器效率 探测器噪声 天光背景 杂散光 提高目标信号 探测能力强
降低噪声

6 杂散光 what? 非“目标”辐射 which? 天空背景、月亮、视场内/外的亮星、自身辐射 why? a）非光学元件的反射及散射
b）光学元件的污染及粗糙 c）透镜表面的反射及散射 d）自身辐射

7 红外相机安装位置 原始CCD 红外相机

8 红外相机安装位置

9 月光地面辐照度计算 对于红外系统来说，月光的杂散光可以分为两部分 1) 月亮的自身辐射;2) 反射太阳光
月球在白天时的温度为 127℃ ,夜晚时温度为-183℃ 月球在Kdark波段辐射的能量可以根据普朗克公式计算： W/m2 c1=2*pi*h*c^2; c2=hc/k 地球表面照度为: 9

10 月光地面辐照度计算 月球表面反射的太阳光 （月球表面在红外波段的反射率：0.12） 10

11 月光地面辐照度计算 At Kdark-Band，Emoon= 3.78e-06W/m^2；Esun =2.78e-05W/m^2;
The illuminance on the earth from the lunar self-radiation The illuminance on the earth from the reflected solar-radiation by the moon At Kdark-Band，Emoon= 3.78e-06W/m^2；Esun =2.78e-05W/m^2; E total=3.16e-05W/m^2 11

12 月光抑制要求计算 点源透过率是杂散光抑制能力评价的主要技术指标之一 ：望远镜入瞳处的辐照度 ： 望远镜像面的辐照度 12

13 月光抑制要求计算 在南极点 Kdark波段的天空背景亮度为9.1×10-7w/m2/sr ,假设系统效率为0.7，则像面照度为 3.4e-8w/m^2 对月光抑制的PST要求为 PST≤2.2e-4 13

14 光学及机械元件的光学特性 Lens Mirror Black Paint

15 AST3-3望远镜主体PST值 望远镜主体可以实现对月光10度以上的抑制 off-axis angle(+Y) PST 5 1.5e-3
15 5.8e-5 20 4.8e-5 30 1.1e-5 40 1.3e-5 50 1.8e-5 60 3.6e-5 70 3.7E-5 80 1.8E-5 望远镜主体可以实现对月光10度以上的抑制 15

16 AST3-3望远镜主体热辐射分析 发射率是红外光学系统热辐射分析的主要参数之一 Surfaces Emissivity ITO 0.138
Anti Reflect 0.002 Aluminium 0.03 Nextel 0.95 ITO 膜吸收/透过率曲线 16

17 AST3-3望远镜主体热辐射分析 环境温度为-60℃ 。分析波段范围为 2.27~2.45μm
Objects Temperature Ambient T -60℃ Window -57℃ Dewar -100℃ Others 环境温度为-60℃ 。分析波段范围为 2.27~2.45μm 望远镜主体整体辐射在像面上照度为1.2e-8w/m^2w/m^2。 由于天光背景在像面上的照度为 3.4e-8w/m^2，因此在该环境下望远镜能够很好地发挥其最佳性能。 17

18 AST3-3望远镜主体热辐射分析 环境温度为-50℃ 。分析波段范围为 2.27~2.45μm
望远镜主体整体辐射在像面上照度为4.08e-8w/m^2。 Objects Temperature Ambient T -50℃ Window -47℃ Dewar -100℃ Others 由于天光背景在像面上的照度为 3.4e-8w/m^2，因此在该环境下望远镜不能够很好地发挥其最佳性能。 红外相机系统采用中继镜设计 18

19 KISS红外相机设计（AAO） 望远镜焦面 冷光阑 相机焦面 非球面

20 KISS红外相机设计（AAO）

21 KISS 红外相机性能（AAO、NIAOT）

22 谢谢！ Lifan Wang, Michael Ashley, Michael Burton, Vlad Churilov,
Robert Content, Peter Gillingham, Karl Glazebrook, Mike Ireland, Jon Lawrence, Anna Moore, Jeremy Mould, Nick Staszak, Julia Time, Peter Tuthill, Li Zhengyang,