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超导成像频谱仪(多波束系统)最新观测结果
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国家重大科研装备研制项目-超导成像频谱仪通过中科院验收
| 10-12-27 | 【 【打印】【关闭】

2010年12月 16日,中国科学院在南京主持召开了由紫金山天文台承担的国家重大科研装备研制项目“超导成像频谱仪”验收会。中科院计财局副局长曹凝主持验收会,院计财局、监审局、基础局等领导参与验收。验收组专家委员会成员包括东南大学孙忠良院士等10名专家。紫金山天文台常务副台长杨戟以及超导成像频谱仪项目组成员参加会议。

验收委员会经过审议讨论,认为紫金山天文台超导成像频谱仪达到了实施方案中预定的技术指标,其中噪声温度和边带分离度两个重要指标超过预定要求。项目承担单位按计划、高质量地完成了研制任务。验收委员会一致同意通过验收。

验收会上,项目负责人杨戟研究员介绍项目总体情况和经费决算报告。项目技术负责人史生才研究员做项目研制技术报告。用户使用报告、测试报告、经费收支审查报告也一一向验收组领导和专家汇报。验收会前,测试组还对超导成像频谱仪进行了现场考察。

超导成像频谱仪是一台毫米波段3×3 像元的多波束接收机,数据产出速率约25MByte/s。该设备主要包括:9个边带分离型超导SIS混频器、无调谐数字本振源、全数字偏置电源、独立中频、宽带高分辨数字频谱仪等部分,该设备可同时获得27路来自宇宙的频谱信号。13.7米望远镜+超导成像频谱仪所产生的是12CO (J=1-0)、13CO (J=1-0)以及C18O (J=1-0)三条同位素分子谱线对整个银河系平面5范围内的大尺度巡天资料。

大天区、高分辨、高灵敏度观测是毫米波射电天文发展的重要前沿方向。紫金山天文台利用已有的超导接收技术优势,突破毫米波多波束接收机的关键技术,研发具有自主知识产权的超导成像频谱仪。该设备是我国“十一五”期间启动的8项重大科研装备自主创新项目之一,由财政部和科学院于2007年批准立项。2010年10月底开始在紫台青海观测站13.7米毫米波望远镜上安装调试,11月9日安装调试成功,成为该望远镜的换代接收机。该装备研制过程中发展了边带分离无调谐超导SIS混频技术、高性能低温中频技术、毫米波数字合成本振及功率分配技术、全数字偏置电源技术、宽带高分辨数字FFT频谱技术等多项新技术,成功实现了大规模毫米波系统集成。该设备是国际上毫米波段的第一例基于边带分离技术原理的多波束接收机,也是我国射电天文领域研制的第一台多波束接收机。

目前国际上其它国家毫米波射电天文谱线数据公布使用的只有12CO (J=1-0)一条分子谱线巡天数据,并且数据代表的角度分辨率比紫金山天文台青海观测站13.7米望远镜的数据低。因此,安装超导成像频谱仪后,13.7米望远镜所获得的资料与国际上同类数据相比具有多维的物理信息量、分辨率高、均一性好等特性,数据的质量参数将显著超越国际现有数据的水平。应用对比显示,与以往的单波束接收机相比,超导成像频谱仪使望远镜的综合观测效能提高了20倍以上。这将使我国毫米波天文探测技术和研发能力在目前的基础上又一次实现较大突破。

研究人员使用超导成像频谱仪已经开展了超新星遗迹、星际分子云、恒星形成区等若干课题观测。紫金山天文台在研制超导成像频谱仪过程中研发的多项国际领先的毫米波探测技术与设备,还可以在大气科学研究、环境科学研究、空间探测等领域加以应用。该设备研制过程中也在项目的管理体制和组织模式上进行了的探索,取得了明显的效果,为进一步推动国家重大科研装备的自主研制提供了有益的借鉴。

工作人员安装调试现场

超导成像频谱仪对行星OTF扫描给出的波束扫描分布图

从图上可以看出,9个波束形状都很规则,旁瓣电平足够低。同时,非中心波束对源具有接近的输出天线温度读数,显示出波束效率的一致性很好。

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