高精度紫外标准探测器的定标

研究了紫外标准探测器定标方法,以便进一步提高紫外波段辐射定标的精度。构建了高精度紫外标准辐射计,并推导了紫外辐射计响应度标准。在定标过程中直接利用高精度标准辐射计进行标准传递,并根据替代法定标原理消除了多项影响因子,使得定标精度大幅提高。最后,利用标准光源及标准探测器定标方法对待测光源辐照度、空间遥感仪器辐照度响应度进行了标定。两种方法定标结果表明:采用标准探测器定标方法可使定标不确定度降低到1.6%,充分证明了紫外标准探测器定标方法的有效性及高精度,实现了紫外探测器定标方法的工程化应用。

基于标准探测器的硅单光子雪崩探测器探测效率测量

针对硅单光子雪崩探测器探测效率高准确度测量的需要,建立了一套溯源至标准探测器的硅单光子探测器探测效率测量装置.首先通过大动态范围高精度衰减产生光子数已知的准单光子源来校准探测器的探测效率,其次对影响探测效率测量的后脉冲概率和死时间进行了分析与测量,最后系统分析了各测量不确定度的来源,实现了硅单光子雪崩探测器在632.8nm波长处探测效率测量不确定度达到0.6%(k=2).该装置采用超连续谱光源与单色仪组合输出单色光源,结合标准探测器,可根据需要实现硅单光子雪崩探测器宽波段内的探测效率自动化测量.

新型智能温度传感器在辐亮度标准探测器温控系统中的应用

高精度辐射定标方法和技术是现代空间遥感的主要支撑技术之一。辐亮度标准探测器是新一代高精度辐射定标方法中的核心部件,在遥感仪器的野外、机载和星上高精度辐射定标中具有广阔的应用前景。但是,温度变化是影响辐亮度标准探测器绝对精度和长期稳定性的一项关键因素,只有加入温控系统,将其控制在恒定的工作温度,才能使它的精度和稳定性得以保证。结合数字温度传感器DS18B20在辐亮度标准探测器精密温控系统中的应用经验,提出了采用DS18B20实现标准探测器温度高精度、高可靠性监测和控制的有效方案。实验结果证明,该方案是可靠和可行的。

X光电离室标准探测器研制及应用

在电离室的内部设置探测器并采用大的电离室腔体,可直接测量气体吸收、降低气体密度分布梯度、避免由于气压不稳、窗膜吸收和窗口尺寸等引起的不确定性。本文分析了引起X光强度测量不确定度的各个因素,给出X光电离室标准探测器的测量不确定度好于5%。

标准探测器在弱光度计量装置中的应用研究

选用高质量的ＰＩＮ硅光电二极管，经稳定性考察，线性检查，Ｖ（λ）修正后与精密Ｉ／Ｖ变换器联为一体。经准确定标出光照度灵敏度后作为标准探测器。分三档调节，适用于测量的照度范围是１０２～１０－３ｌｘ。用该标准探测器准确地将量值传递到能测到１０－８ｌｘ量级的光电倍增管型探测器，从而成功地实现弱光度计量装置的建立。本文重点介绍硅标准探测器的选择、Ｖ（λ）修正、标定结果及误差。

基于标准探测器的FY-2(05)星扫描辐射计可见通道外场定标

为了对FY-2号05星扫描辐射计可见光通道进行发射前外场辐射定标,在采用了传统的辐亮度定标方法的同时,提出了一种新型的独立于扫描辐射计可见光通道光谱响应函数的基于标准探测器的反射比定标法(Detector Based Reflectance Calibration)。该方法通过筛选波长得出在一定的精度范围内FY-2号可见光通道的漫射板反射辐亮度与漫射板的某一单波长反射辐亮度成正比,从而可以用8通道高精度辐亮度标准探测器中对应波段的探测器的响应替代FY-2号05星扫描辐射计宽波段响应直接求出定标系数。传统辐亮度定标方法结果的不确定度为6.0%-6.4%,而利用基于标准探测器的反射比定标法定标结果的不确定度达到5.4%。实验结果表明基于标准探测器的反射比定标法由于采用了直接由高精度低温绝对辐射计传递的标准探测器,与传统的基于辐射源传递相比其测量精度得到有效提高,并且受现场大气条件的影响小。

双通道自校准辐射计与辐亮度标准探测器的比对实验研究

基于自发参量下转换的高精度自校准辐射基准源是目前卫星遥感定标的研究热点.介绍了双通道自校准辐射计的工作原理并搭建了实验装置,展开了与传统辐亮度标准探测器的比对实验验证。采用736.9 nm激光导入积分球的单色均匀辐亮度光源,将双通道自校准辐射计和辐亮度标准探测器分别对积分球出口辐亮度进行探测,测得绝对辐亮度分别为4.69×10^-9 W/(sr·mm^2)和5.19×10^-9 W/(sr·mm^2),二者之间的相对偏差为9.63%,验证了研制的双通道自校准辐射计的原理可行性。

基于标准探测器研究标准灯光谱辐照度和漫反射板双向反射分布函数随波长的变化

用光谱辐照度标准灯的光谱辐照度标定内部照明的积分球开口光谱辐亮度，这一技术目前已比较成熟，通过两种方式推导出的传递仪器光谱辐亮度响应度之比随波长而变化。针对这一现象，构建了基于标准探测器的绝对辐亮度计和绝对辐照度计。用所构建的绝对辐射计在4个波长处标定光谱辐照度标准灯及标准漫反射板的变化情况，得出标准灯实际光谱辐照度值比自身标定值大，漫反射板实际双向反射分布函数（BRDF）比自身标定BRDF小的结论。将实际光谱辐照度及BRDF分别修正到积分球光谱辐亮度及传递仪器光谱辐亮度响应度中，修正后的传递仪器光谱辐亮度响应度之比随波长变化而趋于常数1。不确定度分析表明，在4个波长处光谱辐亮度定标中合成标准不确定度为0．884％～1．217％，光谱辐照度定标中合成标准不确定度为0．768％～1．136％。

近红外高精度光辐射标准探测器的实验研究

在594nm和785nm两个波长上,用以低温辐射计标定过的陷阱探测器作为基准,对两个响应未知的陷阱探测器进行了绝对标准的传递。为此建立了一种辐射定标的新型测量光路,估算和分析了在光路调整时影响测量精度的关键环节,其中包括光功率传输效率以及光路色散效应的影响。分析了在传递过程中各主要环节的不确定度,总传递不确定度小于0 045%。

成像光谱仪标准探测器-漫反射板定标法准确性分析

采用标准探测器-漫反射板法对成像光谱仪进行定标,具有实现容易、定标精度较高的特点。针对标准探测器-漫反射板定标法,推导出成像光谱仪探测器像元采集到的信号电子数的计算表达式,研究了在双向反射分布函数(BRDF)影响下辐照度标准灯照射距离H和成像光谱仪观察角β对标准探测器-漫反射板法定标成像光谱仪准确性的影响。结果表明,不管是否考虑双向反射分布函数,双向反射分布函数对观察角度的影响比照射距离的影响大。照射距离变化2 mm,观察角度变化1°,考虑双向反射分布函数前后H取0.5～1.25 m,β取0°～30°范围内绝大部分区域满足信号电子数变化小于1%。

VUV/EUV标准探测器装置和传输标准探测器的标定

对研制的安装在合肥国家同步辐射实验室(NSRL)计量光束线上的VUV/EUV标准探测器装置进行了传输标准探测器的首次标定工作.实验选取了3个能点17.625nm,6.8nm和92nm,在这3个能点处分别标定光电二极管,得到其相应的量子效率.结果表明在同一能点多次标定结果的重复一致性很好,相对标准偏差在1%—14%的水平;但是与美国国家标准计量局(NIST)标定过的光电二极管的量子效率比较,短波17.625nm的标定结果较好,而6.8nm和92nm波长的结果差距偏大.偏差主要来自光源稳定性和光谱纯净度的影响.

多点智能温控方法及温控多通道光辐射标准探测器

该发明专利为基于数字温度传感器的多点智能温控方法，及温控多通道光辐射标准探测器。该温控多通道光辐射标准探测器由多通道光辐射标准探测器、多个智能数字温度传感器DS18820、单片机AT89C55WD、D／A转换器AD7248A、大电流驱动电路OPA548、半导体热电致冷器Peltier、2×2键盘、RS232C接口及真空荧光显示屏VFD组成。

基于传递标准探测器的远紫外电离层光度计定标技术研究

为了验证电离层光度计的设计及研制性能,以满足仪器在轨高灵敏度高精度探测的使用需求,利用氘灯、标准探测器、单色仪、准直仪、漫反射板、真空系统构建一套基于传递标准探测器的全链路电离层光度计真空紫外定标系统,利用真空紫外定标系统完成了电离层光度计在夜间135.6nm和白天135.6nm、LBH带3个探测通道的130~200nm光谱响应及辐亮度定标试验,测试了仪器的灵敏度指标。最后对整个定标系统的定标精度进行分析和估计,得到系统的定标精度优于9.1%。试验证明了基于传递标准探测器建立高精度真空紫外辐射定标系统的可行性。

红外标准传递探测器研究

红外辐射定标是红外遥感信息定量化的关键技术之一.从我国空间红外传感器的发展要求出发,结合国外基于绝对低温辐射计的红外辐射定标技术研究状况,研究了红外辐射定标对于标准传递探测器的性能要求,提出了常温电替代辐射计的设计方案.

高精度紫外探测器辐射定标系统

为了对紫外探测器进行高精度定标,满足紫外遥感定量化的需求,构建了一套高精度紫外探测器辐射定标系统。以NIST(美国国家标准技术研究院)紫外标准探测器为基准,在200～400nm波段对响应度未知的紫外硅探测器,紫外增强型光电倍增管和日盲型紫外光电倍增管进行了绝对标准的传递和光谱响应度、量子效率的标定,并在350nm对紫外硅探测器的空间均匀性进行了标定。按照国际通用不确定度评估规范,对测量结果进行了不确定度分析和评估。结果表明,总的传递不确定度<2%。实验证明了以标准探测器为基准,运用替代法建立高精度紫外探测器定标系统的可行性。

真空紫外-软X射线波段(5～105nm)探测器校准装置的研制

介绍了中国计量科学研究院在真空紫外-软X射线波段（5～105 nm）探测器标准研究的新进展。介绍了建立在中国科学技术大学国家同步辐射实验室的以稀有气体电离室为标准探测器的探测器校准装置,以及利用该电离室作为基准探测器对作为传递标准探测器的硅光电二极管的量子效率测量的结果,在5～35 nm范围内,相对标准不确定度为18%～20%。与NIST的结果相比,有较好的符合。

星上定标系统探测器高精度信号处理电路的实现

针对星上定标系统对探测器信号处理的技术要求,采用高精度模数转换器件—VFC型A/D转换器AD650设计了一种从光电流转换为频率输出的高性能转换电路。以硅陷阱探测器为基础研制了标准探测器,介绍了标准探测器的组成及光学原理,说明了VFC型A/D转换电路的设计思想和实现方法。该电路利用积分原理,将输入电压(或电流)转换成频率输出,脉冲频率与输入电压(或电流)成比例,其精度高、线性度好,转换位数与速度可调,与CPU连线很少。对光谱辐亮度的探测实验表明,以此原理设计的电路其输出频率非线性误差为0.23%,非稳定性误差为0.020%/h,结果满足系统设计要求。

高精度太赫兹探测器响应度定标系统

为了保障太赫兹探测器测试的准确度和可信度,对太赫兹探测器响应度定标溯源技术进行研究,针对常用太赫兹探测器黑体辐射测试技术存在对环境、设备要求高和搭建难度大等问题,以中国计量科学研究院的热电型太赫兹探测器作为计量标准,提出一种校准方案,设计搭建了一套太赫兹探测器响应度定标系统。为提高定标准确度,实验测试了定标光学系统的光束质量,并合理设置光阑孔径以满足定标要求。在0.1THz频点处对2个响应度未知的场效应自混频太赫兹探测器进行响应度定标。结果表明,定标的相对扩展不确定度为6.80%(k=2),验证了定标系统的可行性,系统可实现太赫兹探测器功率响应度溯源到国家激光功率标准,保障太赫兹功率测量的准确可靠。

光探测与器件

为了实现软X射线波段光源相对光谱分布的测量,引进了一种利用新型软X射线波段传递标准探测器一Si光电二极管对软X射线探测器进行标定。标定了软X射线波段光谱测量实验中常用的探测器一通道电子倍增器在放大电压为1.3 kV时的量子效率,并对实验结果进行了分析。

光探测与器件

TN366 2004064375 近红外高精度光辐射标准探测器的实验研究=Highly accurate calibration of optical radiation detectors at near infrared spectrum[刊,中]/李双(中科院安徽光机所遥感研究室.安徽,合肥(230031)),吴浩宇…∥光学技术.—2004,30(4).—498-501 在594nm和785nm两个波长上,用以低温辐射计标定过的陷阱探测器作为基准,对两个响应未知的陷阱探测器进行了绝对标准的传递。为此建立了一种辐射定标的新型测量光路,估算和分析了在光路调整时影响测量精度的关键环节,其中包括光功率传输效率以及光路色散效应的影响。