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1、13.7 米毫米波望远镜2016-2017 观测季节状态报告( Status Report on the 13.7 m MM-Wave Telescope forthe 2016-2017 Observing Season )徐烨、左营喜、张旭国、李振强、李阳、庞兴海、李积斌、张海龙、金凤娟巨秉刚、孙继先、逯登荣、王敏、颜昆、张永兴、颜萍中国科学院紫金山天文台青海射电天文观测站德令哈毫米波观测基地2016 年 10 月- 1 -(一)望远镜系统概况及夏季维护与更新改造情况在 2016 年夏季（ 7 - 9 月）维护更新季节，对望远镜机械传动系统进行了常规检修和维护， 用照相测量方法调整了天线面
2、板， 对超导成像频谱仪系统进行了检修和维护。至 9 月 6 日基地陆续完成了夏季的各项维护（检修、更新）计划项目。从 8 月 6 日开始，基地对望远镜进行了为期1 个月的 “综合性能天文测试 ”工作，包括望远镜指向测试、副反射面调焦、接收机9 个 beam方向图测试、 9个 beam间隔矩阵和效率矩阵测试、 天体谱线标准源的强度与视向速度测试等。以下简要报告维护、更新、测试等方面的主要工作和结果：（ 1）用照相测量的方法调整天线面板 1 。从 2009 年以来，每年采用工业数字照相摄影测量系统，以 EL=52 为基准位置，对天线面板进行测量，并根据测量结果，进行面板预置调整， 今年调整后的天线
3、面板精度RMS 为 76m。（2）天线主、副反射面机械系统检修 2 。继续通过合同方式，由南京中科天仪中心主持对天线的机械部分做了详细检修， 对所有轴承、 齿轮进行了清洗、加油。（3）清洗天线主面面板 2 。望远镜经过一个观测季节的运行，抛物面表面覆盖了灰尘， 严重影响望远镜的反射性能， 为保证望远镜的反射性能和口面效率，延长主面板的使用寿命，在夏季维护中，对望远镜面板进行彻底地清洁保养。（ 4）接收机系统夏季维护 2 。对接收机系统所有设备进行了检修，部分老化设备进行了更换和更新。其中：更换制冷机，更换压缩机吸附器，仪器除- 2 -尘；更换 BEAM6 混频器，调整 BEAM5 与 BEAM
4、7 的混频器、混合电桥与 HEMT 放大器，更换个别噪声大的 HEMT 放大器；对 BEAM4 和 BEAM8混频器进行了增加磁场抑制台阶分裂；更换杜瓦内部分有问题或疑似有问题的电缆；对部分老化的设备，比如直流电源进行更新。进行 TRX/IRR 测试以及波束测量等。(二)望远镜性能的简要说明1 天线及表面精度德令哈基地毫米波望远镜口径为13.7 m (45 英尺 ) ，使用地平式机架。望远镜的光学系统是经典“卡塞格林”系统，接收机工作在卡焦上。2016 年经过面板调整后的主反射面的表面精度 rms 为 76m1 。2 望远镜跟踪通过测试表明，方位跟踪误差的rms 为 0.91，俯仰跟踪误差的r
5、ms 为1.46，对绝大部分天区，天线的跟踪误差在1-3 左右 5 ，完全符合观测要求（根据望远镜的波束大小，观测时望远镜的跟踪误差允许范围也被限制在5以内，以保证足够地跟踪精度） 。图 2.2.1 为天线在 AZ 和 EL 两个方向的跟踪误差测试结果：- 3 -图 2.2.1方位和俯仰的跟踪误差统计分布图。方位99.07%在 3 角秒内，俯仰 93.68%在 3 角秒内。数据取自参考资料3 。3 望远镜指向采用“连续谱总功率接收工作模式”对行星（木星等）进行连续谱“五点指向观测”，同时对行星状星云、SiO（2-1）脉泽源进行点源的谱线“五点指向观测”。通过 3 天时间，将观测取得地 1361
6、 组数据用指向修正模型进行拟合。从 20062007 观测季节开始，使用10 个参数的指向模型，南北天分开拟合，新的指向模型在全天区域的适用性更好。图2.3.1 是一个指向测试实例中指向源的空间覆盖。图 2.3.2 是指向修正模型计算出的南天区和北天区的残差分布。结果显示，该轮测试得到地望远镜南天指向误差（rms）为 3.84 ，北天的指向误差（ rms）为 4.25 。在综合测试过程中，“指向观测模型拟合修改验证”的过程要进行多轮。重复测试的结果显示望远镜最终全天指向精度小于5。图 2.3.1五点观测时南天VENUS 、 JUPITER 、 SATURN 、 ORIA 、R-Leo 、 X-
7、Cyg 、 IRC+10216 4 和北天 NGC7027 、 R-Cas、 T-Cep 5 有效数据点在天空中的分布。- 4 -SA = 2.7912 arcsecSL = 2.5874 arcsec ANG = -3.4784 degreeSA = 3.1721 arcsecSL = 2.7491 arcsec ANG = 24.244 degree1515101055cceessccrra0a0llEE-5-5-10-10-15-10-5051015-15-10-5051015-15-15AZ arcsecAZ arcsec图 2.3.2 模型拟合后得到地方位残差和俯仰残差的图示。左边是
8、南天的拟合结果，椭圆的长半轴为 2.8，短半轴为 2.6，方向角为 -3.7，数据取自参考资料 4 。右边是北天的拟合结果，椭圆的长半轴为3.2，短半轴为2.7，方向角为24.8，数据取自参考资料5 。在望远镜运行阶段，指向状况还可以通过观测CO 谱线点源（如 IRC+10216等晚期恒星）或者具有明显局部空间分布特征的部分 CO 面源（如 S140 等）来不定期地加以验证。作为常规测试项目，在观测季节内，每个月还要进行一轮指向测试与验证。4 望远镜的温标和效率参数（半功率波束宽度、方向图、月面效率、口面效率、波束效率、间隔矩阵、效率矩阵）在分子谱线观测中，本望远镜采用标准的斩波轮校准方法（U
9、lich & Haas1976,ApJS,30,247及随后文献），得到地温标是改正了大气吸收及欧姆损耗后的“天线温度”，也就是文献中的TA * 。对于星际分子云展源，通常这个温标要进一步改正望远镜的主波束效率mb，得到与同类望远镜可比地“观测辐射温度”即 TR* 。这个温标代表望远镜的理想主波束与源空间亮温度分布地卷积。- 5 -在基地 12CO、13CO、C18O 三条谱线的原始数据中已经按照TR*TA* / mb 的关系进行了波束效率改正 。半功率波束宽度（ HPBW ）反映了望远镜的分辨本领。对于口径为D、工作波长为的天线而言， HPBW=k /D，系数 k 与天线口面的照明函数有关。
10、通过谱线五点观测的数据拟合得到在112.6 GHz 本振频率下，望远镜上边带（115.2 GHz）半功率波束宽度HPBW 为 AZ 方向 48.42.9 角秒， EL 方向49.3 3.0 角秒；下边带（ 110.2 GHz）半功率波束宽度HPBW 为 AZ 方向 50.8 2.8 角秒， EL 方向 51.62.9 角秒 6 。二维波束分布可以通过对天体的扫描加以测量。对木星OTF 扫描获得地二维扫描结果如图2.4.1 和 2.4.27 ；对木星一维扫描结果如图2.4.3 和 2.4.47 。图 2.4.1 望远镜二维方向图分布【上边带98.8GHz 】。对木星进行的OTF 观测， REGRID 步长 20。- 6 -图 2.4.2 望远镜二维方向图分布【下边带94.4GHz 】。对木星进行的OTF 观测， REGRID 步长 20。图 2.4.3 望远镜不同俯仰一维方向图【 beam5 上边带（ 115.2GHz）结果】。对木星进行 AZ 方向一维扫描观测，步长 10，每个位置积
