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4.望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)0度方位角（指向南方），相對水平面60度仰角。
5.相對于望遠(yuǎn)鏡指向，PST計算是在仰角 -60 度到+60 度的范圍內(nèi)。這被稱作“仰角 PST 掃描”。望遠(yuǎn)鏡沒有移動，光源相對于望遠(yuǎn)鏡移動。
6.相對于望遠(yuǎn)鏡指向，PST計算是在”側(cè)到側(cè)“方向 -70 度到 +70 度范圍內(nèi)。”側(cè)到側(cè)“方向垂直于仰角方向，并且經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡的60 度仰角方向。
7.PST是在縫隙和望遠(yuǎn)鏡外殼存在的情況下計算的，一般將遮擋合理的考慮進(jìn)來。
雜散光分析產(chǎn)生對應(yīng)于各種不同情況的PST 曲線。這些曲線很有指導(dǎo)意義，因為它們給出了望遠(yuǎn)鏡性能基線。如圖10所示，仰角方向的PST 作為角度的函數(shù)相對較平。真實的”特性“只有軸上的峰，是由于反射鏡表面上的近反射洛倫茲散射。在高仰角時，我們觀察到光線通過過道時，透過遮擋比有一些衰減。
在”側(cè)到側(cè)“掃描中（圖11），PST在負(fù)角度時下降（即，點光源移向西面，離開Nasmyth 折疊鏡），由于望遠(yuǎn)鏡窄縫處的反射鏡透鏡。在正角度方向（即，點光源移向西面），Nasmyth 折疊鏡和關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)被照亮，能夠直接散射到焦面上。后果就是PST保持很高，直到望遠(yuǎn)鏡窄縫擋住了光。
常數(shù)分布的PST意味著望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)沒有對雜散光進(jìn)行過優(yōu)化。為了確定這種幾乎恒定的PST 值的原因，我們需要考慮雜散光是如何通過系統(tǒng)的。雜散光領(lǐng)域的工作通�？紤]兩類結(jié)構(gòu)：”被照“物體和”關(guān)鍵“物體。”被照“物體是這種直接或間接（即通過反射）被點光源照亮的物體。”關(guān)鍵“物體是這些被焦面直接或間接（即通過反射）看到的物體。如果一個物體一直被點光源照亮，而且可以被焦面看見，那么我們就有了一個潛在的重要雜散光路徑。”潛在的“，是因為這個結(jié)構(gòu)必須有一個散射方程，能夠朝焦面方向散射光線，實現(xiàn)能量傳遞。
在整個PST計算中，這個望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)大部分暴露在點光源下，所以幾乎每個物體都可以被看作”被照“物體。
圖10
圖11
為了確定焦面能看到什么，我們可以從焦面反向追跡光線通過整個系統(tǒng)，并且注意與哪些結(jié)構(gòu)相交。理想情況下，焦面只能看到Nasmyth 折疊鏡的表面，第二和第一主鏡。但是如圖12所示，焦面可以看見Nasmyth 鏡室，部分第一主鏡鏡室，在Nasmyth 鏡室上方的平面擋板（在模型中叫做"3RY NA Baffles"），主鏡擋板最后的環(huán)。圖12是在增加主鏡瓣狀結(jié)構(gòu)之前產(chǎn)生的，所以這里沒有。
圖12
焦面肯定也能看到一些花瓣結(jié)構(gòu)。由于這些結(jié)構(gòu)總是能被焦面看到，而且它們總是被點光源看到，所以系統(tǒng)中存在一階雜散光，不隨角度減少。所以，仰角的PST相對于角度保持相對不變。
為了比較，我們單獨提取出來三個反射鏡對PST 的貢獻(xiàn)，與系統(tǒng)完整的PST 比較。這在圖13和圖14中顯示。我們的目標(biāo)是將系統(tǒng)的雜散光水平降低到僅有反射鏡的量級。在視場范圍內(nèi)，透鏡散射必須忍受，因為焦面必須通過反射鏡才能看到觀測目標(biāo)。在視場外，洛倫茲散射方程隨角度下降，直到光學(xué)系統(tǒng)被遮擋，沒有從點光源的直接照射。但是在當(dāng)前的例子中，光學(xué)系統(tǒng)在較大仰角范圍內(nèi)都是被照射，所以我們只觀測到洛倫茲下降。
在沒有主望遠(yuǎn)鏡擋板（”望遠(yuǎn)鏡鏡筒“）的情況下，這些PST 計算意味著能夠取得的最小的值（對于給定的反射鏡質(zhì)量和污染程度）。
圖13
圖14
環(huán)形擋板的價值
通過PST 基線的檢查和反向光線追跡，很明顯限制焦面的視場能夠較低雜散光水平。理想情況下，焦面應(yīng)該只看到光學(xué)表面，但是對于大部分系統(tǒng)都不具有可操作性，特別是那些第一焦點和最終圖像之間沒有傳遞的系統(tǒng)。所以我們能做的，最多就是在焦面和Nasmyth 折疊鏡之間加入新的限制孔徑。重新追跡對應(yīng)于4英寸直徑的焦面的FOV，我們決定在主鏡室中采用7.6 英寸內(nèi)徑的擋板。（見圖15）這是在沒有漸暈情況下我們能夠采用的最小光闌。
圖16 和17顯示了帶環(huán)形擋板的PST 掃描結(jié)果。為了對比，我們也繪出基線和”僅透鏡“的PST。很明顯，加入擋板對于減少仰角方向PST 是有效果的，使其在離軸±60度下降了一個量級。
環(huán)形擋板也消除了側(cè)向PST 中的不對稱，通過阻擋了從Nasmyth反射鏡基底的散射路徑。由于考慮的環(huán)形擋板是直接的方案（一個“簡單修正”），對于以后的所有計算，我們都將其加入。
圖16
圖17
擋風(fēng)狹縫的價值
之前的PST 計算得到一個結(jié)論，對于側(cè)到側(cè)方向觀測狹縫是有效的雜散光屏蔽，因為它遮擋住望遠(yuǎn)鏡。但是仰角的方向，望遠(yuǎn)鏡可以被在很大的角度范圍內(nèi)照亮。這意味著有效的擋板策略是關(guān)閉狹縫，除非在望遠(yuǎn)鏡FOV需要的時候再打開。
圖18顯示了可能的在望遠(yuǎn)鏡FOV 的上方和下方添加狹縫擋風(fēng)的方案。
圖18
<pic 18>
圖19 和20 顯示了有擋風(fēng)時的PST 掃描。（回憶一下，前面提到的環(huán)形擋板也包含在模型中）與基線（現(xiàn)存的）觀測臺設(shè)置相比，這兩個改變（環(huán)形擋板和擋風(fēng)狹縫）很大程度上減少了仰角方向的PST。仰角方向PST 中的非對稱性是由于擋風(fēng)狹縫的放置產(chǎn)生的。注意擋風(fēng)狹縫對側(cè)PST 掃描沒有影響。
圖19
圖20
<pic 19 20>
北和南側(cè)帷幕的價值
鑒于建模程序的能力很強，我們考慮另一種方法的價值，對模型做比較小的改變。帶著遮蔽第一主鏡和Nasmyth 折疊鏡支架，另一種替代方案是將主要的支架包裹上不透明材料，可以起到望遠(yuǎn)鏡“筒”的作用。
包裹主支架會干擾望遠(yuǎn)鏡周圍的氣流，所以我們看看僅用不透明結(jié)構(gòu)覆蓋北和南側(cè)的主支架的效果。在我們的模型中，我們假設(shè)這種不透明結(jié)構(gòu)是兩面都是黑色的，BRDF類似于 Aeroglaze Z-306。
有個發(fā)現(xiàn)很有趣，北和南帷幕減少了與基線（現(xiàn)存）配置相關(guān)的PST ，但是不像擋風(fēng)狹縫一樣好。這個原因有兩個：(1)擋風(fēng)狹縫在空間上與望遠(yuǎn)鏡較遠(yuǎn)，所以透射的陰影有比較小的離軸角度（有效遮擋望遠(yuǎn)鏡在大概離軸20-25 度）以及原因(2)，黑色帷幕本身也散射光。
由于帷幕在側(cè)到側(cè)方向是沒有的，也不奇怪我們的結(jié)果顯示對于側(cè)向的PST 沒有影響
。
Modifications To The Secondary And Nasmyth Baffles 對于第二主鏡和Nasmyth 擋板的改動
在未遮擋的形式下，卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的像面被暴露在外場雜散光中，這些雜散光掠過第二主鏡并進(jìn)入第一主鏡的中心孔。對這個問題一般的解決方案是在第二主鏡周圍加入一個圓錐擋板，另一個圓錐擋板從第一主鏡延伸出來。
在設(shè)計這些擋板時，通常的策略是調(diào)整擋板的外型尺寸和位置，以阻擋“限制光線”，即與第二主鏡擋板邊緣，第一圓錐擋板的開放光闌，和像面的邊緣本身相交的光線。在實踐中，大部分設(shè)計者選擇一個點離像面有一定距離，以允許容差。
已經(jīng)證明，對于兩種外型和位置的圓錐擋板有無窮種解可以遮擋限制光線。但是最佳解常常是那種阻擋入射光最少的有效解。幾年前，我們中的一位(RP)開發(fā)了軟件來決定這些最佳的外形尺寸和位置。表格1 給出了我們的軟件解得的擋板參數(shù)，對應(yīng)于“保護(hù)”像面的尺寸為4.2 英寸。
為了遮擋主擋板的外壁的反射，通常比較好的方法是在長度方向增加葉片。在決定兩片葉片就已經(jīng)足夠有效以后，我們計算葉片的內(nèi)徑，不會使圖像光線在4英寸直徑范圍內(nèi)產(chǎn)生暗角。表格2給出了葉片參數(shù)。
從我們的實驗中也可以發(fā)現(xiàn)，使用比Aeroglaze Z-306更好的黑色表面能夠提高系統(tǒng)的雜散光特性。對擋板的表面使用黑色植絨和其它更多的光學(xué)處理，由我們中的一位探索過(SP)。這種光學(xué)粗糙表面能夠達(dá)到可見光總半球反射率約1.2% 左右。為了有個概念，我們考慮Martin Black，一種通常在空間望遠(yuǎn)鏡中采用的對于鋁的很好的表面處理，它所擁有的總半球反射率要高很多。更進(jìn)一步的黑色植絨表面，在大入射角度時，有低得多的前向BRDF散射，與大部分黑漆比較起來的話，它們在大入射角度時表現(xiàn)的很差。
在回顧黑色植絨表面的BRDF 數(shù)據(jù)后，我們決定用總半球反射率為1.5% 的朗伯散射表面來表示這些次要和Nasmyth 擋板表面。這個模型給了我們一個印象，如果選擇黑色光學(xué)表面，擋板的表現(xiàn)能有多好。
圖21 和 22 顯示了有次要和Nasmyth 擋板和改進(jìn)后鍍膜時的PST 掃描數(shù)據(jù)。（回憶一下，前面提到的環(huán)形擋板也包含在模型中）在仰角方向的掃描中，優(yōu)化的擋板看來減小了PST 約一個數(shù)量級。但是與之前的那些PST 對比，我們注意當(dāng)一半的提高是由于環(huán)形擋板的原因。所以相對于現(xiàn)在的更開放的環(huán)形擋板和支柱，這些包裹后的擋板大概要好3 倍。在側(cè)PST 掃描中，會有更細(xì)微的提高，將這個PST 與之前的相比較的話。 |
