FSI/EUI à bord de la mission Solar Orbiter

La mission Solar Orbiter est un des programmes Cosmic Vision 2015-2025 de l’ESA. Les objectifs scientifiques de Solar Orbiter sont de :

• déterminer in-situ les propriétés et la dynamique du plasma, des champs et des particules dans l'héliosphère proche du Soleil ;

• surveiller les détails de l'atmosphère magnétisée du Soleil ;

• identifier les liens entre activité à la surface du Soleil et l'évolution résultante de la couronne et de l'héliosphère interne, en utilisant les passages en co-rotation solaire ;

• observer et caractériser les régions polaires et la couronne équatoriale du Soleil depuis les hautes latitudes.

EUI (Extreme Ultraviolet Imager, l’un des six instruments d’observation à distance) fournira des séquences d'images des couches atmosphériques solaires au-dessus de la photosphère, un lien indispensable entre la surface solaire et la couronne extérieure, qui définit finalement les caractéristiques du milieu interplanétaire. EUI fournira également les premières images du Soleil d'un point de vue écliptique (jusqu'à 34 ° de latitude solaire pendant la phase de mission prolongée).

L’IAS est responsable des développements des miroirs du HRIEUV et du sous-système du FSI (miroir + filtres focaux).

La conception optique du FSI (Full Sun Imager) est basée sur un seul miroir hors axe (télescope Herschelian), faisant une image de 3,8 deg x 3,8 deg de FOV (figure ci-dessous) avec la résolution spatiale de 4.4 sec d’arc. Le miroir du FSI avec le revêtement de multicouches (Al/Mo/SiC) réfléchit deux bandes étroites du spectre solaire centrées à 17,4 nm (Fe X) et à 30,4 nm (He II). Une roue proche du détecteur 3k × 3k, chargée de deux types de filtres à couches minces (Zr/Al et Mg/ Al), sélectionne (ou isole) l'une ou l'autre des deux bandes étroites réfléchies par miroir.
 

Figure 1 : Schéma optique du FSI

Figure 2 : Filtre d'entrée (AI)	Figure 3 : Filtre focal (Mg/Al)	Figure 4 : Miroir	Figure 5 : Roue à filtres

L’IAS a développé une ligne de mesures dédié aux étalonnages des composants optiques, optoélectroniques dans EUV et VUV. Une source à plasma à décharge capillaire émet des photons avec un grand angle divergent. En introduisant différents gaz tels que Xe, Ar, He et Kr, cette lampe génère de rayonnement EUV / VUV de 10 à 150nm. Un miroir torique focalise la partie centrale de la lumière émise par la source sur la fente d’entrée du monochromateur. Un spectro-monochromateur avec deux réseaux de diffraction couvre un large domaine spectral de 10nm à 150nm. Le réflectomètre avec un goniomètre permet de tester les petits composants optiques en transmission ou en réflexion. Une grande cuve sous vide au bout de la ligne permet d’installer le sous-système ou l’instrument entier à étalonner. Les mouvements mécaniques en translation verticale ou horizontale sont assurés par ‘PI high translation stages’ avec 1µm de précision. Deux caméras (MTE de Princeton Instruments) sont pour détecter les signaux dans EUV.

Avec cette ligne, nous avons caractérisé la performance photométrique du sous-système du FSI, ainsi le flat field des trois caméras de vol du EUI.

Figure 6 : Vue extérieure de la ligne EUV/VUV

Figure 7 : Vue intérieure du réflectomètre

Figure 8 : Spectre de la source dans EUV (13nm – 21nm)

Figure 9 : Vue intérieure de la grande cuve où installer le sous-système ou l’instrument entier

Figure 10 : Inspection du filtre focal à 17.4nm

Figure 11 : Réponse spectrale du sous-système du FSI (miroir + filtre d’entrée + filtre focal)

Contact : Xueyan Zhang