觀測天體紅外輻射的望遠鏡。在外形和設計上與光學望遠鏡大同小異。這種望遠鏡通過光學系統將天體的紅外輻射聚焦在紅外探測器上,通過電子學系統和終端設備得到紅外輻射的各種資訊。用紅外望遠鏡探測天空所得到的圖像,與我們所熟悉的光學星空是不同的。二十世紀六十年代中期,美國加利福尼亞理工學院的諾伊吉保爾和萊頓專門設計建造瞭一架口徑1.5米的紅外望遠鏡(見圖),進行首次紅外巡天觀測,發現瞭當時最大的光學望遠鏡也難以看到的紅外星,從而證實紅外望遠鏡同光學望遠鏡、射電望遠鏡一一樣是人類探索宇宙奧秘的新的有力武器。他們根據巡天觀測結果編成第一個紅外星表。對天體進行紅外觀測,有時用經過適當改裝的大型光學望遠鏡,有時用專門建造的紅外望遠鏡。天體紅外輻射有其獨具的特點,對紅外望遠鏡的要求也不同於光學望遠鏡。一般說來,對紅外望遠鏡的要求可歸結為:①口徑大,以收集天體微弱的輻射通量,有時可用多元鏡面組成一個大的有效口徑(在這種情況下信噪比會略有降低);②焦距長,以減弱天空背景輻射;③主孔和副鏡小;④鏡面和鏡筒上的部件最好由一般光學望遠鏡的鍍鋁和塗黑改為鍍金或鍍銀,以減小因這些部件熱發射而造成的噪聲;⑤鏡面精度要求低,由於紅外波長比可見光大得多,如果鏡面加工精度以1/8波長衡量,對其鏡面精度的要求可比一般光學望遠鏡低得多,因此有些紅外鏡面選用鑄鋁或特種塑料來制造,以降低造價,便於加工(但塑料鏡面在中紅外區性能很差);⑥采用紅外調制技術,一般紅外望遠鏡在中紅外波段得到的天體信號比背景強度小幾個量級,在其他紅外波段,背景強度雖然不大,但為瞭減少檢測器本身熱噪聲的影響,在紅外望遠鏡中普遍采用調制技術。此外,為瞭減小噪聲,紅外望遠鏡上的探測器,甚至望遠鏡本身和各種輔助設備,一般都要采取致冷措施(常用液氮或液氦致冷),以降低探測器噪聲和背景輻射,中、遠紅外區的觀測尤其如此。

美國加利福尼亞理工學院1.5米紅外望遠鏡

  為瞭擺脫地球大氣對紅外輻射的吸收以及避免大氣本身在紅外波段的強烈噪聲,高空和大氣外的紅外觀測具有特殊的重要性。有越來越多的紅外天文望遠鏡被裝在高空飛機、氣球、火箭或宇宙飛行器上從事觀測。地面紅外望遠鏡選址也應考慮大氣幹燥、天空噪聲低的高山條件。

  目前,世界上許多大型地面光學望遠鏡正在進行改裝,以適應於紅外觀測。經過改裝,這些望遠鏡在黑暗的夜晚可以進行一般的光學觀測,而在月夜和白天又可以進行紅外觀測。紅外觀測的天空背景輻射主要由大氣的熱發射造成,白天和黑夜大氣的溫度變化不大,因而熱輻射差別不大,而可見光的散射影響是較為次要的,這樣就可以大大提高大型望遠鏡的利用率。為瞭適應紅外天文學蓬勃發展的需要,一些國傢正在建造各種類型的紅外望遠鏡,如美國加利福尼亞理工學院已建成10米口徑的鋁鏡面紅外天文望遠鏡。

  

參考書目

 F.J.Low and G.H.Rieke,Methods of Experimental Physics,Academic Press,New York,1974.