高分辨率光纤光谱数据自动化处理及光谱仪稳定性研究

Science research needs more and more accurate high resolution spectra data. With the using of the fiber-fed high resolution echelle spectrograph of Weihai observatory of Shandong university, more and more spectra data will be obtained. IRAF and MIDAS have several disadvantages for spectra data automatic reduction. Almost every international spectrograph has its own developed automatic data reduction program, at the same time more and more fiber-fed spectrograph will be in commission in our country, so it is necessary to make a intensive study on automatic data reduction for high resolution spectra. We will research the order tracing, background correction, optimal extraction, wavelength calibration and so on in this project. New methods and new algorithms will be added based on previous excellent algorithms. The accuracy and automation of the spectra reduction will be improved. Finally one IDL package will be developed for automatic high resolution spectra reduction. Every algorithm in this package could be modified by your own purpose, and this package could be adopted easily. The effects of temperature and pressure on the spectrograph stability and the radial velocity measurement accuracy will be researched by using this developed package. The research results could be used to improve the accuracy and performance of the spectrograph.

科学研究对高分辨率光谱数据的精度要求越来越高，随着山东大学威海天文台光纤引导高分辨率阶梯光栅光谱仪的投入使用，观测获取的光谱数据越来越多。IRAF、MIDAS对光谱数据的自动化处理存在一些不足，国际上基本每台光谱仪都会研制一套自己的自动化数据处理程序，国内将会不断有新的光纤光谱仪投入使用，因此非常有必要对高分辨率光谱数据的自动化处理进行深入研究。本项目将研究高分辨率光谱数据处理中的级次追迹、背景改正、一维谱优化抽取、波长定标等数据处理算法，应用以前优秀的算法，加入一些新的方法和算法，提高数据处理的精度和自动化程度，并用IDL语言实现一套自动化数据处理程序。实现的自动化处理程序可以根据用户需要更改任何部分的算法，具有很强的可移植性。应用实现的自动化数据处理程序，我们将研究温度、压力对光谱仪观测稳定性的影响，研究光谱仪的视向速度观测精度，通过研究结果改善光谱仪的性能，提高观测精度。

科学研究对高分辨率光谱数据的精度要求越来越高，随着山东大学威海天文台光纤引导高分辨率阶梯光栅光谱仪的投入使用，观测获取的光谱数据越来越多。IRAF、MIDAS对光谱数据的自动化处理存在一些不足，国内不断有新的光纤光谱仪投入使用，因此非常有必要对高分辨率光谱数据的自动化处理及光谱仪的稳定性进行深入研究。本项目对高分辨率阶梯光栅光谱数据的自动化处理进行了深入研究，包括级次追迹、背景改正、一维谱优化抽取、波长定标等数据处理及算法研究，完成了一套能对山东大学威海天文台一米望远镜观测获取的光纤光谱数据自动化处理的IDL程序。同时针对高精度的视向速度测量需求，在前人工作基础之上研究完成了一套碘盒波长定标的自动数据处理系统，为开展高精度视向速度相关研究奠定了基础。我们对山东大学威海天文台的光纤引导高分辨率光谱仪进行了一些改进和优化，如光纤的重抛光、导星系统的升级、温控系统的维护等，提高了光谱仪的稳定性和效率。目前视向速度精度半年内优于10m/s，4.4年内优于15m/s。应用完成的自动数据处理系统处理分析了山东大学威海天文台的观测数据，与国家天文台、南京大学、德国慕尼黑大学天文台、澳大利亚新南威尔士大学合作开展了系外行星搜寻的观测研究工作，系统研究了威海高分辨率光谱仪的性能，为后期相关研究打下基础。项目的研究成果以论文形式发表，正式发表5篇论文，其中2篇SCI论文，3篇EI论文，另外通过本项目的实施，项目负责人胡绍明获评山东大学首批未来计划青年学者称号，培养了2名研究生及2名高分辨光谱观测研究方向的青年人才，为以后相关研究储备了后备人员力量。