空间探测用真空紫外光谱辐射计校准

孙红胜; 梁新刚; 马维刚; 王加朋; 林冠宇

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空间探测用真空紫外光谱辐射计校准

更新时间：2021-07-28

- 空间探测用真空紫外光谱辐射计校准
- Calibration of VUV spectroradiometers for space exploration
- 光学精密工程 2021年页码：1-8
- 作者机构：
  
  1.清华大学航天航空学院，北京 100084
  2.北京振兴计量测试研究所，北京 100074
  3.中国科学院长春精密光学机械与物理研究所，吉林长春 130033
- 作者简介：
  
  E-mail： hitshs@sina.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金国家重大科研仪器项目(D41527806);国防技术基础科研项目(JSJL2015204A012)
- DOI：
  中图分类号： TN23
- 收稿日期：2021-01-16，
  
  修回日期：2021-03-04，
- 稿件说明：
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孙红胜,梁新刚,马维刚等.空间探测用真空紫外光谱辐射计校准[J].光学精密工程,

SUN Hong-sheng,LIANG Xin-gang,MA Wei-gang,et al.Calibration of VUV spectroradiometers for space exploration[J].Optics and Precision Engineering,
孙红胜,梁新刚,马维刚等.空间探测用真空紫外光谱辐射计校准[J].光学精密工程, DOI：10.37188/OPE..0001

SUN Hong-sheng,LIANG Xin-gang,MA Wei-gang,et al.Calibration of VUV spectroradiometers for space exploration[J].Optics and Precision Engineering, DOI：10.37188/OPE..0001

摘要

真空紫外光谱辐射计用于电离层和臭氧分布的探测，是空间探测重要载荷之一。发射前对其进行校准是一个关键步骤，国家计量院的校准能力最低波段到200 nm。为了解决到115 nm的光谱辐射计的校准难题，研究了115~200 nm真空紫外波段光谱辐射亮度的校准方法，针对现有方法中校准源均匀性不高、量值传递链条长、校准波段下限不够的问题，设计了两种校准方法。基于标准漫反射板的校准方法中，研制了测量最低波段到115 nm的真空紫外BRDF/BTDF测量标准部件；基于标准辐射计的方法中，提出了相应的真空紫外光谱辐射亮度传递标准设计方法，标准视场角为2°，在真空条件下完成了试验验证；提出了一种新型的标准真空紫外漫透射器的制备方法，对标准真空紫外漫透射器的空间分布特性进行了测量，表明在±10°角度范围内具有良好的均匀辐射朗伯特性。研建了校准装置，分析了各自的量值传递链条和测量不确定度，表明基于标准辐射亮度计的方法中减少了BRDF测量不确定度分量，测量不确定度更优。利用校准装置对风云卫星上的载荷进行了校准试验，115~200 nm波段光谱辐亮度测量不确定度为12%（

=2），载荷在轨运行良好。真空紫外光谱辐射计校准方法的研究和装置的研建，对空间真空紫外探测技术的研究和应用具有重要的意义。

Abstract

Vacuum ultraviolet spectral radiometers is one of the most important instruments for space exploration， which is used to detect the distribution of ionosphere and ozone. It is a key procedure to calibrate vacuum ultraviolet spectral radiometers before launch. At present the lower calibration capability of National Institute of Metrology in non vacuum ultraviolet band is 200nm. In order to solve the calibration of the radiation parameter of the vacuum ultraviolet spectral radiometers in 115nm， the calibration method of the spectral radiance of the vacuum ultraviolet band， mean 115nm-200nm was studied. There Two calibration method

are designed to solve the problems of low uniformity of calibration source， long value transfer chain and insufficient lower limit of calibration band. They are based on the calibration methods of vacuum ultraviolet standard diffuse reflectors and standard vacuum ultraviolet radiometer. In the method based on the standard diffuse reflectors， the vacuum ultraviolet BRDF or BTDF measurement standard component is developed to measure the lowest wave band is 115nm. In the method based on the standard radiometer， the corresponding standard design method of vacuum ultraviolet spectral radiance transfer is proposed， the standard field of view angle is 2° and the verification is completed under vacuum condition. A new standard vacuum ultraviolet diffuse transmission device is proposed. It is spatial distribution characteristics are measured and has a good uniform radiation Lambert characteristics in the range of ±10°. The calibration devices are developed， and the value transfer chain and measurement uncertainty were analyzed. The results showed that the BRDF measurement uncertainty component was reduced and the measurement uncertainty was better. The calibration test of the payload on FY satellite was carried out by using the calibration device. The uncertainty of spectral radiance measurement in the range of 115nm-200nm is 12%（

=2）， and the payload runs well in orbit. The research on the calibration method and equipment of vacuum ultraviolet spectral radiometer is of great significance to the research and application of vacuum ultraviolet space exploration technology.

关键词

Keywords

references

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