太阳等离子体极紫外多光谱成像关键技术研究

利用极紫外成像光谱方法研究太阳等离子体特性是目前国际上前沿的研究领域。太阳极紫外成像光谱仪（EUVIS）是服务于日地空间天气和太阳物理学研究的最新一代重要科学仪器之一，是唯一能在17nm～29nm波段，通过采集高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率的太阳图象，获得日冕和过渡区等离子体动力学特性的仪器，对于解决一系列太阳物理的基本问题将起到关键作用。本项目主要针对太阳极紫外成像光谱观测的科学目标，开展极紫外波段成像光谱仪光学系统关键技术研究，包括光学系统设计与优化、Toroidal多层膜光栅制备和测试、多层反射膜工程化应用等内容，最终取得突破性研究成果，掌握EUVIS光学系统研制的技术路线和工艺方法，填补国内在相关技术领域的空白，提升我国空间天气探测仪器的研发水平，为我国在"十一五"期间在日地空间环境和空间天气研究领域迈入世界先进国家行列奠定坚实的基础。

在极紫外波段对太阳等离子体进行多光谱观测是分析太阳大气活动的重要手段，可为空间天气的研究提供重要资料。太阳极紫外成像光谱仪是观测太阳活动，预测空间天气最重要的工具之一。本项目主要针对太阳等离子体极紫外多光谱成像观测的科学目标，开展极紫外波段成像光谱仪光学系统关键技术研究，完成的主要工作和取得的主要成果如下（1）分析了太阳极紫外成像光谱仪的应用目标，提出太阳极紫外成像光谱仪光学系统总体技术方案，确定了太阳极紫外成像光谱仪关键技术指标，建模并优化了太阳极紫外成像光谱仪光学系统，完成了满足工程应用的极紫外成像谱仪光学系统详细设计；（2）研制太阳成像光谱仪关键光学元件——大曲率半径超环面光栅基底；突破了高线密度、浅槽深的全息光栅刻蚀工艺这一技术瓶颈，完成了基底光栅的制备及检测；此外，采用离子束抛光的办法提高了基底光栅的关键技术指标，并提出了检验超光滑基底光栅的可行性方法；（3）通过大量实验研究，掌握了适应于光栅的多层膜沉积工艺，制备了满足未来太阳极紫外成像光谱仪应用的超环面极紫外多层膜光栅样件；（4）对极紫外成像光谱仪应用的宽带多层膜进行了优化设计；通过开展多层膜制备工艺研究，解决了光栅多层膜制备最优工艺难题，制备了宽带多层膜。检测结果表明，镀膜工艺完全满足极紫外光谱仪所需的极紫外光学元件制造要求；此外，开展了多层膜元件空间环境适应性研究，为极紫外多层膜光栅满足实用化要求打下基础。本项目的研究已达到预期目标。