Slunce ve vysokoenergetických oblastech spektra

Podobné dokumenty
Zajímavé vlastnosti sluneční atmosféry: magnetická a rychlostní pole

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

Jak vyrobit monochromatické Slunce

Koróna, sluneční vítr. Michal Švanda Sluneční fyzika LS 2014/2015

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTROMETRŮ

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

Spektroskopie Slunce. Michal Švanda. Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR. Spektroskopie (nejen) ve sluneční fyzice LS 2011/2012

Úloha č. 1: CD spektroskopie

Fyzika pro chemiky II

RTG difraktometrie 1.

Chemie a fyzika pevných látek l

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

Fotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika

13. Spektroskopie základní pojmy

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (RCPTM) Spektroskopie 1 / 24

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

Praktikum III - Optika

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

Koróna, sluneční vítr

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Fotoelektrická měření magnetických a rychlostních polí. Miroslav Klvaňa, Astronomický ústav Akademie věd, observatoř Ondřejov

Chemie a fyzika pevných látek p2

Stručný úvod do spektroskopie

Základy pyrometrie. - pyrometrie = bezkontaktní měření teploty. 0.4 µm µm C C

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami

Pozorování Slunce s vysokým rozlišením. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

Optika pro mikroskopii materiálů I

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Světlo x elmag. záření. základní principy

Úloha 21: Studium rentgenových spekter

METODY - spektrometrické

Rentgenová difrakce a spektrometrie

1 Teoretický úvod. 1.2 Braggova rovnice. 1.3 Laueho experiment

z ), který je jejím Fourierovým obrazem. Naopak obrazová funkce g ( y, objeví v obrazové rovině bude Fourierovým obrazem funkce E(µ,ν).

Měření optických vlastností materiálů

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky Jiří Němeček

Analýza vrstev pomocí elektronové spektroskopie a podobných metod

Fyzika 2 - rámcové příklady vlnová optika, úvod do kvantové fyziky

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

Základy výpočetní tomografie

Praktikum školních pokusů 2

Zdroje optického záření

Šum a jeho potlačení. Michal Švanda. Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR. Spektroskopie (nejen) ve sluneční fyzice LS 2011/2012

Spektrální analyzátor Ocean optics

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

Detektory. požadovaná informace o částici / záření. proudový puls p(t) energie. čas příletu. výstupní signál detektoru. poloha.

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

Měření optických vlastností materiálů

Senzory ionizujícího záření

Projekt FRVŠ č: 389/2007

Průmyslové lasery pro svařování

4. Spektrální metody pro prvkovou analýzu léčiv optická atomová spektroskopie

Balmerova série. F. Grepl 1, M. Benc 2, J. Stuchlý 3 Gymnázium Havlíčkův Brod 1, Gymnázium Mnichovo Hradiště 2, Gymnázium Šumperk 3

Železné lijáky, ohnivé smrště. Zdeněk Mikulášek

POZOROVÁNÍ SLUNCE VE SPEKTRÁLNÍCH ČARÁCH. Libor Lenža Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

Difrakce elektronů v krystalech a zobrazení atomů

MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5

Elektronová Mikroskopie SEM

Jak se pozorují černé díry? - část 3. Astrofyzikální modely pro rentgenová spektra

Úloha 3: Mřížkový spektrometr

Náboj a hmotnost elektronu

Náboj a hmotnost elektronu

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Balmerova série, určení mřížkové a Rydbergovy konstanty

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

Spektrální charakteristiky

CT-prostorové rozlišení a citlivost z

Základy spektroskopických metod

M I K R O S K O P I E

Vybrané spektroskopické metody

Lasery optické rezonátory

1 Bezkontaktní měření teplot a oteplení

Úloha 5: Studium rentgenových spekter Mo a Cu anody

Elektronová mikroanalýz Instrumentace. Metody charakterizace nanomateriálů II

Fluorescence (luminiscence)

Metody povrchové analýzy založené na detekci iontů. Pavel Matějka

Analýza dat a spektrálního rozlišení spektrometrů s řádkovými senzory

Video mikroskopická jednotka VMU

DIFRAKCE ELEKTRONŮ V KRYSTALECH, ZOBRAZENÍ ATOMŮ

Optika OPTIKA. June 04, VY_32_INOVACE_113.notebook

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

Metody charakterizace nanomaterálů I

??): Radiová oblast vlnové délky od kilometrů po 0.1 m, záření se generuje a detekuje pomocí

Spektrometr pro měření Ramanovy optické aktivity: proč a jak. Optická sestava a využití motorizovaných jednotek.

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE SUBVALENČNÍCH ELEKTRONŮ

METODY ANALÝZY POVRCHŮ

Glass temperature history

2. Zdroje a detektory světla

Vývoj celodiskového dalekohledu pro EST

SPEKTRÁLNÍ ANALÝZA METEORŮ HVĚZDÁRNA VALAŠSKÉ MEZIŘÍČÍ

Transkript:

Slunce ve vysokoenergetických oblastech spektra Spektroskopie (nejen) ve sluneční fyzice LS 2011/2012 Michal Švanda Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR

Podmínky ve svrchních vrstvách sluneční atmosféry Teploty 30 000 K až 30 MK, čili třířádová změna Emisní spektrum v blízké UV (VUV, 100-200 nm), extrémní UV (EUV, 10-100 nm) a měkké rentgenové (0,1-10 nm) oblasti Ideální diagnostických přístroj Vysoké prostorové, časové i spektrální rozlišení s velkým zorným polem (~30') ve všech spektrálních oblastech => 4-D data (souřadnice, čas, vlnová délka) Nelze zkonstruovat! Materiálové vlastnosti silně závisí na vlnové délce Úloha se musí rozdělit do spektrálních oblastí Spektrometry (štěrbina), prostorové rozlišení skenováním Imagery (~filtr) 2

VUV lze opticky fokusovat Propustnost materiálů v UV oblasti LiF, MgF 2, CaF 2, BaF 2, LaF 3, Al 2 O 3 (safír) a podobně EUV Mají cut-off ke krátkým vlnovým délkám Bombardování vysokoenegetickými elektrony zvyšuje opacitu materiálu LiF nejhorší, BaF 2 nejlepší LiF reaguje s vodou Fólie propouštějící EUV oblast a blokující zbytek vlnových délek Be, Si, Al, Mg, Ge, In, polykarbonáty (vinyl, polypropylen, ). Filtry kombinující organické materiály a kovy lze použít i pro výběr rentgenové oblasti 3

Odraznost materiálů v UV oblasti Nejlepší prostorové rozlišení dopadové i odrazné úhly jsou téměř kolmé k optickému elementu Běžně pro λ > 50 nm Al, SiC, B 4 C odrážejí i UV oblast V oblasti ~10 nm se používají povrchy z prvků s vysokým Z (Au, Pt, Ir, atd.) Vícevrstvé povrchy: napařené vrstvičky (~1 nm tlusté) umožňují sestavit materiál odrazný jen v určité oblasti spektra (dλ/λ~0,01-0,1). V oblasti 17-35 nm se používá kombinace Si-Mo, Si-Mo 2 C nebo Si-B 4 C. Laboratorně lze vyrobit povrch odrážející až 3nm fotony 4

Tečně-odrazné plochy Světlo dopadá v malém úhlu, téměř tečně pak je vysoká odraznost. Kritický úhel, nad nímž odrazivost prudce klesá sin θ c =λ min( N e e 2 mc 2 π )1/2 Al: N e 1/2 = 8,8x10 11 cm -3, pro Au, Pt, Ir cca 2,5krát větší Λ min je vlnová délka odpovídající θ c. Wolterův objektiv pro fokusaci EUV a soft-x záření 5

UV spektrometry konkávní sférická mřížka Vstupní štěrbina nebo apertura, disperzní element, fokusovací element, detektor. Disperzní a fokusovací element často splývají (kvůli nízké odraznosti). Neobvyklejší konstrukce: sférická mřížka s poloměrem R, přiléhající kružnici s poloměrem R/2 (Rowlandova kružnice). Svazek světla vstupující štěrbinou bude rozložen a zaostřen podél této kružnice. Mřížková rovnice: m λ=d (sin α+sin β) Tangenciální a sagitální ohnisková vzdálenost: f t = R cos2 β cos α+cosβ, f R s= cos α+cosβ Stigmatické zobrazení (obě ohniskové vzdálenosti stejné) pro β=0 (Wadsworthova montáž). 6

Rentgenové spektrometry RTG záření lze jen obtížně fokusovat (spíš nelze, pouze otáčením kolimovaného svazku). Nejčastěji krystalové, využívající Braggovu difrakci kolimovaného rentgenového svazku v závislosti na natočení krystalu. m λ=2d sin θ Kolimace: série mřížek jemných vláken neprůhledných pro RTG záření. Otáčením krystalu kolem osy spektrum zdroje. Chceme-li část spektra simultánně ohnutý krystal v různých částech různé dopadové úhly Použitím pozičně citlivé anody v plynovém detektorulze vyčíst část spektra najednou. Nemá pohyblivé části! Větší efektivní plocha Neustálé pozadí znesnadňuje pozorování Odstranění při redukci výška pulzů signálu je výrazně vyšší než výška pulzů pozadí Prostorové rozlišení: skenování 7

UV a X detektory Fotografické desky nebo pásy Malý dynamický rozsah sada expozic též oblasti Skylab Elektronické detektory použitelné v UV oblasti SOHO, Hinode,... Plynové detektory Rentgenové záření ionizuje plyn v komoře, ionizované elektrony jsou sbírány anodou, počet zachycených elektronů v pasti závisí na úrovni ionizujícího záření GOES Scintilační detektory Ionizující záření vyvolává záblesky viditelného světla ve scintilačním materiálu (NaI, Ge,...), které se detekují fotonásobičem Lze sestavit matici prostorové rozlišení RHESSI 8

Imagery UV oblast obecně víceteplotní plazma Je několik oblastí ve spektru dominovaných emisí iontů formující se při podobné teplotě Skenovací nebo vícevrstvá kolmo-dopadová optika EIT, TRACE, vícevrstvé povrchy (systémy Cassegrain nebo Ritchey-Chrétien) Hlavní zrcadlo je rozděleno na sektory s jinými vrstvičkami každý odráží pouze určité oblasti UV spektra široké kolem 1 nm Simultánní záznam oblasti na Slunci ve vybraných spektrálních pásech 171 Å (Fe IX a Fe X), 195 Å (Fe XII, Fe XXIV a Ca XVII), 284 Å (Fe XV), 304 Å (EIT, He II a Si XI), 1600 Å (TRACE, C IV a Ly-α) 9

EIT 10

EIT v čase 11

AIA/SDO 12

UV a X emisní čáry 1-7 Å: krystalové spektrometry, čáry vodíku- a heliu- podobných ionů křemíku a niklu během erupcí a z jasných aktivních oblastí 7-23 Å: krystalové nebo tečně-odrazné spektrometry, čáry vodíku- a heliu- podobných iontů kyslíku až hliníku a čar s konfigurací s n > 2 z Fe XVII až Fe XXIV a Ni XIX po Ni XXVI emitovaných v erupcích a v aktivních oblastech 23-170 Å: tečně-odrazné spektrometry, většinou čáry s n 3 lithiu- až chlóru-podobných iontů emitované při T ~ 1-5 MK a dovolené přechody s n = 2 Fe XVIII do Fe XXIII z aktivních oblastí a erupcí 170-630 Å: tečně- i kolmo-odrazné spektrometry, dovolené čáry konfigurací lithiu- až horčíku-podobných iontů s n = 2, emitované v širokém teplotním rozsahu a dovolené čáry s n = 3 Fe IX až Fe XVII 630-2000 Å mimo disk: kolmo-odrazné spektrometry. Ve vzdálenostech větších než 1,05 RS je dominována dovolenými i zakázanými čarami s n = 2 a dovolenými čarami s n = 3 koronálních iontů formovaných při teplotách T 0,7 MK 630-2000 Å na disku: většinou emisní čáry z chromosféry a přechodové oblasti všech prvků, Lymanovské kontinuu a malé množství jasných koronálních čar 13