作為世界上口徑最大的大視場望遠鏡,郭守敬望遠鏡(LAMOST)突破了望遠鏡大口徑與大視場難以兼得的瓶頸。主動非球面改正鏡Ma、球面主鏡Mb和復(fù)雜的焦面儀器構(gòu)成了LAMOST規(guī)模龐大復(fù)雜的光譜觀測系統(tǒng)。LAMOST采用分區(qū)并行可控的光纖定位技術(shù),在1.75米的焦面板放置4000根光纖,與16臺光譜儀相連,通過與每臺光譜儀的紅、藍CCD相機獲取目標的紅藍波段光譜。
為確保CCD相機的正常成像,LAMOST的CCD相機芯片的工作溫度必須低于-80℃。為了保持低溫環(huán)境,望遠鏡采用液氮(-196℃)為芯片降溫。在液氮加注過程中,如何將液氮運送到CCD工位、如何判斷液氮加注情況、如何監(jiān)測液氮維持效果是需要解決的一系列問題。
LAMOST創(chuàng)新使用“液氮自動灌注系統(tǒng)”來解決以上問題。液氮自動灌注系統(tǒng)分為以下三個部分:液氮輸運系統(tǒng)、液氮監(jiān)控系統(tǒng)以及液氮維持系統(tǒng)。輸運系統(tǒng)主要用于液氮的貯存和運輸,由液氮貯存罐、運輸管道、若干閥門組成;監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)視控制液氮的加注情況,由通訊控制器、低溫傳感器、監(jiān)控軟件組成;維持系統(tǒng)主要由杜瓦瓶、離子泵組成。
液氮自動灌注系統(tǒng)基本工作原理如圖1所示:首先將液氮從室外貯藏罐注入室內(nèi)管道,管道充滿液氮后,再打開工位電磁閥進行加注,待液氮注滿杜瓦后,關(guān)閉所有閥門,完成全部加注過程。
液氮灌注系統(tǒng)于2010年底通過驗收,2012年暑期進行了自動化升級,極大地提高了液氮加注工作的效率并節(jié)約了人力成本。升級前每天需3-5人對各個工位CCD進行加注,加注時間約為2個小時。系統(tǒng)自動化升級后,每日加注時間縮短至約40分鐘,且只需2人即可完成全部工作。
目前液氮灌注系統(tǒng)整體基本穩(wěn)定,加注效果完全滿足夜間正常觀測的需要。

液氮自動灌注系統(tǒng)原理示意圖
(LAMOST信息員王佳提供)