西蒙斯天文台：小型孔径望远镜的低温半波片旋转机构

我们介绍了西蒙斯天文台（SO）的低温连续旋转半波片（CHWP）的需求、设计与评估。SO 是一个位于智利北部 Parque Astronómico Atacama 的宇宙微波背景（CMB）偏振实验，使用小型（0.42 m）和大型（6 m）孔径望远镜覆盖广泛角尺度。特别地，小型孔径望远镜（SATs）专注于原初 B 模偏振的大角尺度观测。为此，SATs 采用 CHWP 以 8 Hz 调制入射光的偏振，抑制大气 $1/f$ 噪声，并缓解由于对正交偏振敏感探测器的差分响应而原本会产生的系统不确定性。CHWP 由一个 505 mm 直径消色差蓝宝石 HWP 和一个低温旋转机构组成，两者均冷却至 $\sim$50 K 以降低探测器热负载。在正常运行时，HWP 由超导磁轴承悬吊，并以恒定的 2 Hz 频率旋转，由电磁同步电机控制。我们发现构成超导磁轴承的超导体和磁铁数量是重要的设计参数，尤其对旋转机构的振动性能而言。旋转角度通过角编码器检测，噪声水平为 0.07 $\mu$rad$\sqrt{\mathrm{s}}$。在冷却过程中，转子由夹持释放机构固定，该机构同时用作对准装置和导热路径。本文概述了 SO SAT CHWP 的需求、硬件设计与实验室性能。