Development of low-cost multi-wavelength imager system for studies of aurora and airglow
Development of low-cost multi-wavelength imager system for studies of aurora and airglow
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开发用于极光和气辉研究的低成本多波长成像仪系统
DOI：
10.1016/j.polar.2019.100501
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
1.8
通讯作者：
Oyama, S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ogawa, Y.;Tanaka, Y.;Kadokura, A.;Hosokawa, K.;Ebihara, Y.;Motoba, T.;Gustavsson, B.;Brändström, U.;Sato, Y.;Oyama, S.
本文介绍了一种新的系统，可以监测极光和大气气辉使用一个低成本的Watec单色成像仪，配备了一个敏感的相机，具有高透过率的过滤器，和非远心光学。例如，具有486 nm、558 nm和630 nm带通滤波器的MEMS系统具有对于1.07秒曝光时间约为~200-4000 Rayleigh的可观察光度，以及对于4.27秒曝光时间约为~40-1200 Rayleigh的可观察光度。它表明，该系统是能够正确地检测428 nm的极光强度，通过比较与同位电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）成像系统与较窄的带通滤波器测量。与现有系统相比，该系统有两个明显的优势：一是可以降低总体成本，二是即使在黄昏和月光条件下也可以进行连续观测。自2013年以来，一组多波长WMIs一直在斯堪的纳维亚半岛北方、斯瓦尔巴群岛和南极洲运行，以研究中尺度和大尺度的极光和气辉现象。低成本极光观测系统的未来发展预计将为建立一个多波长极光和气辉监测全球网络提供一个很好的机会。
This paper introduces a new system that can monitor aurora and atmospheric airglow using a low-cost Watec monochromatic imager (WMI) equipped with a sensitive camera, a filter with high transmittance, and the non-telecentric optics. The WMI system with 486-nm, 558-nm, and 630-nm band-pass filters has observable luminosity of about ~200–4000 Rayleigh for 1.07-sec exposure time and about ~40–1200 Rayleigh for 4.27-sec exposure time, for example. It is demonstrated that the WMI system is capable of detecting 428-nm auroral intensities properly, through comparison with those measured with a collocated electron-multiplying charge-coupled device (EMCCD) imager system with narrower band-pass filter. The WMI system has two distinct advantages over the existing system: One makes it possible to reduce overall costs, and the other is that it enables the continuous observation even under twilight and moonlight conditions. Since 2013 a set of multi-wavelength WMIs has been operating in northern Scandinavia, Svalbard, and Antarctica to study meso- and large-scale aurora and airglow phenomena. Future development of the low-cost WMI system is expected to provide a great opportunity for constructing a global network for multi-wavelength aurora and airglow monitoring.
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T.
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R