Imaging Spectrometers

Aufbau des optischen Systems Bild: DLR RM-OS

Mehrere Spektrometer wurden für die Planetenforschung entwickelt und mit Teleskopen oder optischen Bildaufnahmesystemen kombiniert. Das Instrument deckt den spektralen Bereich von 7-14 Mikrometern mit einer hohen spektralen Auflösung von bis zu 90 nm ab. Die Auflösung und numerische Apertur des Instruments können abhängig von den Beobachtungsbedingungen angepasst werden. Eine wegweisende Lösung wurde von Offner in den frühen 1970er Jahren präsentiert.

Das Standard-Offner-Spektrometer besteht aus drei konzentrischen sphärischen Elementen. Die primären und tertiären Elemente sind reflektierende Spiegel. Das sekundäre Element ist ein gekrümmtes Dispersionsgitter. Dieses System hat den großen Vorteil, einfach, kompakt und sowohl räumlich und spektral Uniform zu sein. Diese Kombination ist frei von sphärischer Aberration, Koma und Verzeichnung. MERTIS ist ein Instrument basierend auf dem Offner Spektrometer und wurde am DLR-Standort Berlin entwickelt.

Das Spektrometer MERTIS verwendet ein Mikrobolometer-Array, das eine kurze thermische Zeitkonstante sowie sehr geringes Rauschen äquivalente Temperaturdifferenz NETD bietet. Die Aufnahme erfolgt mit einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis (S/R-Verhältnis) von mindestens 100. Das Array bietet nach ihrer zweidimensionalen Form spektrale Trennung und räumlicher Auflösung. Die allgemeine Instrument Architektur umfasst die Sensoren inklusive Optik, Detektor und Steuerelektronik. Dieses hoch integrierte Messsystem (Offner Spektrometer – TMA Teleskop) verfügt über eine angetrieben Pointing Unit, die den Strahlengang jeweils zu dem Planenten oder auf die jeweilige Kalibrationstaget positioniert. MERTIS wiegt weniger als 4 kg und könnte in hoher Auflösung Teleskope als auch in großen Feld Abbildungssystemen implementiert werden. Die folgende Abbildung gibt einen Überblick über den Aufbau des optischen Systems.

Anwendungsbereiche sind Forstwirtschaft, Geologie, Landwirtschaft, Medizin, Sicherheit, Fertigung, Farbmetrik, Ozeanographie, Ökologie und andere.