本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)方法及裝置。

背景技術(shù)：

通過(guò)該真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)真空紫外光譜輻射計(jì)光譜輻射亮度響應(yīng)度、光譜輻射照度響應(yīng)度和波長(zhǎng)準(zhǔn)確度等多參數(shù)的校準(zhǔn)。

真空紫外光譜輻射計(jì)的工作譜段剛好為空間物質(zhì)成分重要的特征譜段，并且能夠同時(shí)給出探測(cè)目標(biāo)的真空紫外光譜信息，其具有的優(yōu)勢(shì)使得真空紫外光譜輻射計(jì)在航天技術(shù)迅速進(jìn)步、空間科學(xué)研究空前發(fā)展的今天成為了世界各國(guó)爭(zhēng)相關(guān)注的焦點(diǎn)，其屢被發(fā)射到太空中用以對(duì)地球、太陽(yáng)系乃至整個(gè)宇宙進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)對(duì)這些不同天體目標(biāo)真空紫外輻射強(qiáng)度和變化的觀測(cè)，反演出多種物質(zhì)的含量和變化規(guī)律，從而為日地空間環(huán)境、空間天氣、宇宙起源等許多前沿科學(xué)研究提供大量的研究資料和可靠數(shù)據(jù)。

校準(zhǔn)測(cè)試是真空紫外光譜輻射計(jì)發(fā)射前的必不可少的重要環(huán)節(jié)，是衡量產(chǎn)品能否正常應(yīng)用的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)適用于真空紫外光譜輻射計(jì)的校準(zhǔn)裝置，由于真空紫外波段光能量在大氣中存在嚴(yán)重吸收，故而無(wú)法在非真空條件下開(kāi)展相應(yīng)校準(zhǔn)工作，必須提供真空校準(zhǔn)環(huán)境才能實(shí)現(xiàn)真空紫外光譜輻射計(jì)的校準(zhǔn)。前期其它單位研制的校準(zhǔn)裝置均在大氣條件下的非真空環(huán)境中工作，只適用于可見(jiàn)光及紅外波段，無(wú)法滿足針對(duì)真空紫外光譜輻射計(jì)的校準(zhǔn)，同時(shí)由于前期研制的校準(zhǔn)裝置中所用光源、單色分光系統(tǒng)、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)等分部件無(wú)法滿足真空紫外波段性能指標(biāo)要求，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)真空紫外光譜輻射計(jì)的校準(zhǔn)工作。導(dǎo)致在運(yùn)載至太空中后才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，嚴(yán)重影響空間探測(cè)計(jì)劃的正常進(jìn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種發(fā)射前即在地面實(shí)驗(yàn)室對(duì)真空紫外光譜輻射計(jì)進(jìn)行多參數(shù)校準(zhǔn)的真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)方法及裝置，通過(guò)設(shè)計(jì)適用于真空紫外波段的真空紫外光源、真空紫外單色分光系統(tǒng)、真空紫外勻光系統(tǒng)、真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)以及高真空度無(wú)油真空倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)真空紫外光譜輻射計(jì)的參數(shù)校準(zhǔn)。

本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)的方法，所述方法包括：光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)、光譜輻射照度響應(yīng)度校準(zhǔn)和/或波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)，上述校準(zhǔn)均是在無(wú)油真空倉(cāng)中進(jìn)行的，所述高真空度無(wú)油真空倉(cāng)用以為校準(zhǔn)裝置提供模擬的真空環(huán)境，屏蔽外界的雜散光；所述高真空度無(wú)油真空倉(cāng)上有至少一個(gè)真空轉(zhuǎn)換插頭及真空法蘭接口。

本發(fā)明的校準(zhǔn)方法能夠?qū)φ婵兆贤夤庾V輻射計(jì)的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，包括光譜輻射亮度響應(yīng)度、光譜輻射照度響應(yīng)度和/或波長(zhǎng)準(zhǔn)確度，能夠有效保證真空紫外光譜輻射計(jì)探測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

真空倉(cāng)是本發(fā)明中的重要部分，由于真空紫外波段光譜能量在大氣中會(huì)被嚴(yán)重吸收，無(wú)法實(shí)現(xiàn)光譜能量的有效傳輸，故而無(wú)法實(shí)現(xiàn)真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)功能，導(dǎo)致在大氣環(huán)境下無(wú)法開(kāi)展真空紫外光譜輻射計(jì)的參數(shù)校準(zhǔn)。因而，真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置必須處于高真空度的真空環(huán)境中才能工作，國(guó)外先進(jìn)計(jì)量機(jī)構(gòu)也都是采用該方法，通過(guò)高真空無(wú)油真空倉(cāng)系統(tǒng)提供高真空度的真空環(huán)境，保證所研制的校準(zhǔn)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)真空紫外光譜輻射計(jì)的校準(zhǔn)功能。本發(fā)明所述的高真空度無(wú)油真空倉(cāng)在其它校準(zhǔn)裝置中是沒(méi)有的。高真空度無(wú)油真空倉(cāng)能夠滿足一定的真空度要求，真空度可以達(dá)到小于9×10^-4Pa，提供潔凈的真空環(huán)境，保證真空紫外光源發(fā)出的真空紫外波段光譜能量順利傳輸而不被大氣吸收，同時(shí)屏蔽紅外輻射及可見(jiàn)光輻射等雜光干擾。真空法蘭接口能夠保證在接口處嚴(yán)格密封，真空倉(cāng)外部配有各種接口，實(shí)現(xiàn)與抽真空系統(tǒng)、電纜和數(shù)據(jù)線的連接。

進(jìn)一步地，進(jìn)行光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)時(shí)：真空紫外光源發(fā)出的光經(jīng)真空紫外單色分光系統(tǒng)分離出所需波長(zhǎng)部分，再由真空紫外勻光系統(tǒng)作勻光處理后，經(jīng)切換轉(zhuǎn)臺(tái)將標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)和被校真空紫外光譜輻射計(jì)分別對(duì)準(zhǔn)真空紫外勻光系統(tǒng)，繼而實(shí)現(xiàn)光譜輻射亮度響應(yīng)度的校準(zhǔn)。

進(jìn)行光譜輻射照度響應(yīng)度校準(zhǔn)時(shí)：真空紫外光源發(fā)出光后，將被校真空紫外光譜輻射計(jì)對(duì)準(zhǔn)所述真空紫外光源，根據(jù)已知的光譜輻射照度標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)現(xiàn)光譜輻射照度響應(yīng)度的校準(zhǔn)。

進(jìn)行波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)時(shí)：真空紫外光源發(fā)出光后，經(jīng)真空紫外單色分光系統(tǒng)分離出所需波長(zhǎng)部分，再由真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直，對(duì)準(zhǔn)被校真空紫外光譜輻射計(jì)，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)。

本發(fā)明還提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)上述方法的真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置，所述裝置包括光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、光譜輻射照度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)主要包括真空紫外光源、真空紫外單色分光系統(tǒng)、真空紫外勻光系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)、被校真空紫外光譜輻射計(jì)、切換轉(zhuǎn)臺(tái)、綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)和高真空度無(wú)油真空倉(cāng)，真空紫外光源與真空紫外單色分光系統(tǒng)連接，置于高真空無(wú)油真空倉(cāng)外部，真空紫外單色分光系統(tǒng)與高真空無(wú)油真空倉(cāng)連接；真空紫外勻光系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)、被校真空紫外光譜輻射計(jì)和切換轉(zhuǎn)臺(tái)置于高真空無(wú)油真空倉(cāng)內(nèi)部，真空紫外勻光系統(tǒng)的入射端對(duì)準(zhǔn)真空紫外單色分光系統(tǒng)的出射狹縫；標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)和被校真空紫外光譜輻射計(jì)固定在切換轉(zhuǎn)臺(tái)的上表面；紫外單色分光系統(tǒng)的出射狹縫、真空紫外勻光系統(tǒng)入射端、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)及被校真空紫外光譜輻射計(jì)的光軸高度一致；標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)、被校真空紫外光譜輻射計(jì)及切換轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)高真空無(wú)油真空倉(cāng)上的真空轉(zhuǎn)換插頭與高真空無(wú)油真空倉(cāng)外部的綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)進(jìn)行電路連接；

所述光譜輻射照度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)主要包括真空紫外光源、被校真空紫外光譜輻射計(jì)、切換轉(zhuǎn)臺(tái)、綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)和高真空度無(wú)油真空倉(cāng)，真空紫外光源、被校真空紫外光譜輻射計(jì)和切換轉(zhuǎn)臺(tái)置于高真空度無(wú)油真空倉(cāng)的內(nèi)部；真空紫外光源固定在高真空無(wú)油真空倉(cāng)的一端；被校真空紫外光譜輻射計(jì)固定在切換轉(zhuǎn)臺(tái)6的上表面；真空紫外光源、被校真空紫外光譜輻射計(jì)和切換轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)高真空無(wú)油真空倉(cāng)上的真空轉(zhuǎn)換插頭與高真空無(wú)油真空倉(cāng)外的光源控制器模塊和綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)進(jìn)行電路連接；

所述波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)主要包括真空紫外光源、真空紫外單色分光系統(tǒng)、被校真空紫外光譜輻射計(jì)、切換轉(zhuǎn)臺(tái)、綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)、高真空度無(wú)油真空倉(cāng)和真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，真空紫外光源與真空紫外單色分光系統(tǒng)連接，置于高真空無(wú)油真空倉(cāng)外的一端，真空紫外單色分光系統(tǒng)與高真空無(wú)油真空倉(cāng)連接；被校真空紫外光譜輻射計(jì)、切換轉(zhuǎn)臺(tái)和真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)置于高真空度無(wú)油真空倉(cāng)內(nèi)部；真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)位于靠近真空紫外單色分光系統(tǒng)的一端；被校真空紫外光譜輻射計(jì)固定在切換轉(zhuǎn)臺(tái)的上表面；紫外單色分光系統(tǒng)的出射狹縫、真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)及被校真空紫外光譜輻射計(jì)的光軸高度一致；被校真空紫外光譜輻射計(jì)、切換轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)高真空無(wú)油真空倉(cāng)上的真空轉(zhuǎn)換插頭與高真空無(wú)油真空倉(cāng)外的綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)進(jìn)行電路連接。

進(jìn)一步地，所述高真空無(wú)油真空倉(cāng)的長(zhǎng)度為2米，內(nèi)徑為1米，高真空度無(wú)油真空倉(cāng)上有至少一個(gè)真空轉(zhuǎn)換插頭及真空法蘭接口；真空紫外單色分光系統(tǒng)通過(guò)真空法蘭接口與所述高真空無(wú)油真空倉(cāng)連接。

進(jìn)一步地，所述真空紫外光源主要包括：光源模塊和控制器模塊，所述光源模塊內(nèi)部的氘燈燈芯能夠產(chǎn)生120～200nm波段的真空紫外波段光能量，其發(fā)光點(diǎn)直徑為1mm；所述控制器模塊對(duì)光源模塊進(jìn)行供電，電流漂移0.05％。

光源模塊內(nèi)部為150W的氘燈燈芯，可以用作校準(zhǔn)裝置的光源，能夠產(chǎn)生真空紫外光輻射，具有高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述真空紫外單色分光系統(tǒng)主要包括：真空紫外光柵、掃描旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和光路偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)；其中真空紫光柵主要包括：光路折轉(zhuǎn)反射鏡、準(zhǔn)直反射鏡、平面光柵、會(huì)聚反射鏡、入射狹縫和出射狹縫。

真空紫外單色分光系統(tǒng)用以對(duì)所述光源發(fā)射的光進(jìn)行分光處理，將入射的真空紫外的輻射分為單色光，輸出所需波長(zhǎng)，以進(jìn)行光譜特性的校準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，所述真空紫外勻光系統(tǒng)由兩塊硬鋁半球組合而成，每一塊半球內(nèi)壁具有漫反射表面，并在漫反射表面噴涂有氟化鎂材料；所述真空紫外勻光系統(tǒng)的入射端口徑為20mm，出射端口徑為80mm、球體直徑為350mm。

真空紫外勻光系統(tǒng)，用來(lái)對(duì)單色儀出射的真空紫外光輻射進(jìn)行光均勻化處理，提供具有朗伯特性的均勻輻射出射面。

進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)包括：輻射亮度模式和輻射照度模式，所述輻射亮度模式由余弦校正器、探測(cè)器、轉(zhuǎn)換器和放大器組成；所述輻射照度模式由遮光筒、光闌、探測(cè)器、轉(zhuǎn)換器和放大器組成；輻射照度模式和輻射亮度模式光譜響應(yīng)范圍均為120nm～200nm。

標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)分別提供標(biāo)準(zhǔn)輻射照度值和輻射亮度值，以完成對(duì)被校真空紫外光譜輻射計(jì)的參數(shù)校準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，所述真空紫外準(zhǔn)直系統(tǒng)由氟化鋰透鏡組成，其中，透鏡焦距為500mm、透鏡口徑為60mm、透鏡第一面曲率半徑為1250mm、透鏡第二面曲率半徑為-1550mm、透鏡厚度為15.6mm。

真空紫外準(zhǔn)直系統(tǒng)用以對(duì)入射光進(jìn)行準(zhǔn)直，口徑為60mm的透射式準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，將出射光束準(zhǔn)直后，投射進(jìn)入待校真空紫外光譜輻射計(jì)。

本發(fā)明有益效果如下：

采用本發(fā)明的真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)方法及裝置，可在發(fā)射前即在地面實(shí)驗(yàn)室真空紫外光譜輻射計(jì)的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)真空紫外光譜輻射計(jì)有效載荷設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的缺陷，減少其研制過(guò)程中的反復(fù)，節(jié)省研制經(jīng)費(fèi)，縮短研制周期，避免影響整體進(jìn)度的順利開(kāi)展；同時(shí)，由于該校準(zhǔn)針對(duì)多參數(shù)進(jìn)行，有效保證了真空紫外光譜輻射計(jì)獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)獲取太陽(yáng)和地球表面等日地空間環(huán)境的光譜信息等均有著重大意義。本發(fā)明設(shè)計(jì)的真空紫外光源、真空紫外單色分光系統(tǒng)、真空紫外勻光系統(tǒng)、真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)以及高真空度無(wú)油真空倉(cāng)能夠滿足真空紫外波段性能指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)真空紫外光譜輻射計(jì)的校準(zhǔn)工作。本發(fā)明中光譜輻射亮度響應(yīng)度測(cè)量不確定度U＝13％(k＝2)，光譜輻射照度響應(yīng)度測(cè)量不確定度U＝13％(k＝2)，波長(zhǎng)準(zhǔn)確度測(cè)量不確定度U＝0.1nm(k＝2)。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分可從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。

圖1為真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置中光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置中光譜輻射照度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置中波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-真空紫外光源，2-真空紫外單色分光系統(tǒng)，3-真空紫外勻光系統(tǒng)，4-標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)，5-被校真空紫外光譜輻射計(jì)，6-切換轉(zhuǎn)臺(tái)，7-綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)，8-高真空度無(wú)油真空倉(cāng)，9-真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

本發(fā)明提供一種真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)的方法及裝置，所述方法包括：光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)、光譜輻射照度響應(yīng)度校準(zhǔn)和/或波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)，上述校準(zhǔn)均是在無(wú)油真空倉(cāng)中進(jìn)行的。所述校準(zhǔn)裝置包括光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、光譜輻射照度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。

所述光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)主要包括真空紫外光源1、真空紫外單色分光系統(tǒng)2、真空紫外勻光系統(tǒng)3、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4、被校真空紫外光譜輻射計(jì)5、切換轉(zhuǎn)臺(tái)6、綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7和高真空度無(wú)油真空倉(cāng)8，真空紫外光源1與真空紫外單色分光系統(tǒng)2通過(guò)真空法蘭接口連接，保證在接口處嚴(yán)格密封，置于高真空無(wú)油真空倉(cāng)8外部，真空紫外單色分光系統(tǒng)2通過(guò)真空法蘭接口與高真空無(wú)油真空倉(cāng)8連接，保證接口處嚴(yán)格密封；真空紫外勻光系統(tǒng)3、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4、被校真空紫外光譜輻射計(jì)5和切換轉(zhuǎn)臺(tái)6置于高真空無(wú)油真空倉(cāng)8內(nèi)部，真空紫外勻光系統(tǒng)3的入射端對(duì)準(zhǔn)真空紫外單色分光系統(tǒng)2的出射狹縫；標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4和被校真空紫外光譜輻射計(jì)5通過(guò)螺紋接口固定在切換轉(zhuǎn)臺(tái)6的上表面；紫外單色分光系統(tǒng)2的出射狹縫、真空紫外勻光系統(tǒng)3入射端、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4及被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的光軸高度一致；標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4、被校真空紫外光譜輻射計(jì)5及切換轉(zhuǎn)臺(tái)6通過(guò)高真空無(wú)油真空倉(cāng)8上的真空轉(zhuǎn)換插頭與高真空無(wú)油真空倉(cāng)8外部的綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7進(jìn)行電路連接，真空無(wú)油真空倉(cāng)8內(nèi)所用連接線均為真空屏蔽線。

在光譜輻射亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)過(guò)程中：

真空紫外光源1，用以實(shí)現(xiàn)120nm～200nm波段范圍光源的輸入；

真空紫外單色分光系統(tǒng)2，用以對(duì)光源發(fā)射的光進(jìn)行分光處理，輸出所需波長(zhǎng)，其中焦距0.67m、F數(shù)4.7、光柵尺寸110mm×110mm、波長(zhǎng)準(zhǔn)確度±0.05nm、波長(zhǎng)重復(fù)性±0.005nm；

真空紫外勻光系統(tǒng)3用以均勻光源，其通過(guò)對(duì)光進(jìn)行多次漫反射，形成均勻的輻射面；

標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4，用以為光譜輻射亮度響應(yīng)度的校準(zhǔn)提供參考標(biāo)準(zhǔn)，其通過(guò)國(guó)際權(quán)威計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行量值傳遞，得到標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)的光譜輻亮度響應(yīng)度；在探測(cè)器前安裝余弦校正器即為輻射照度模式，在探測(cè)器前安裝遮光筒和光闌即為輻射亮度模式；輻射照度模式和輻射亮度模式光譜響應(yīng)范圍均為120nm～200nm；

切換轉(zhuǎn)臺(tái)6，用以實(shí)現(xiàn)被校真空紫外光譜輻射計(jì)5與標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4的切換。所述切轉(zhuǎn)換臺(tái)為適用于真空環(huán)境的二維轉(zhuǎn)臺(tái)，二維轉(zhuǎn)臺(tái)用來(lái)放置被校的真空紫外輻射計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)，實(shí)現(xiàn)二者之間的相互切換。二維轉(zhuǎn)臺(tái)需要進(jìn)行特殊的真空化設(shè)計(jì)處理，具體為二維轉(zhuǎn)臺(tái)所用電機(jī)均應(yīng)選用真空電機(jī)，滿足9×10^-4Pa真空條件下的使用要求；二維轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)部的軸承、渦輪蝸桿表面需涂抹真空硅脂，不得使用真空條件下易揮發(fā)的潤(rùn)滑油，防止影響真空倉(cāng)內(nèi)的真空度以及潔凈度；二維轉(zhuǎn)臺(tái)的電路連接線，需采用真空屏蔽線，防止真空條件下的高壓放電現(xiàn)象的發(fā)生；所述切換轉(zhuǎn)臺(tái)具體參數(shù)為轉(zhuǎn)臺(tái)直徑500mm、轉(zhuǎn)臺(tái)承重100KG、轉(zhuǎn)臺(tái)重復(fù)定位精度0.01°、轉(zhuǎn)動(dòng)范圍360°；

綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7包括：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集電路、綜合控制器及系統(tǒng)軟件等，綜合控制系統(tǒng)用來(lái)對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行控制與數(shù)據(jù)采集，包括對(duì)分光系統(tǒng)中光柵的轉(zhuǎn)動(dòng)、真空紫外標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)與被校真空紫外光譜輻射計(jì)的切換、數(shù)據(jù)的采集和捕獲等，并根據(jù)軟件中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析處理，輸出參數(shù)校準(zhǔn)結(jié)果，繪制校準(zhǔn)曲線，并提供對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的供電；綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速率500KS/s、采集精度16位、采集量程±10V；

高真空無(wú)油真空倉(cāng)8，用以為校準(zhǔn)裝置提供模擬的真空環(huán)境，屏蔽外界的雜散光，提高參數(shù)校準(zhǔn)準(zhǔn)確度，高真空度無(wú)油真空倉(cāng)8包含真空轉(zhuǎn)換插頭6個(gè)、真空法蘭接口5個(gè)、工作功率1000W、倉(cāng)內(nèi)潔凈度100級(jí)。

在對(duì)被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的光譜輻亮度響應(yīng)度參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，首先開(kāi)啟真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置，將高真空無(wú)油真空倉(cāng)8進(jìn)行抽真空，達(dá)到預(yù)定的真空狀態(tài)，點(diǎn)亮校準(zhǔn)裝置中的真空紫外光源1，將標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4移入光路中，對(duì)準(zhǔn)真空紫外勻光系統(tǒng)3的出口處，通過(guò)綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7讀取標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4在不同波長(zhǎng)位置的響應(yīng)信號(hào)值；控制切換轉(zhuǎn)臺(tái)6轉(zhuǎn)動(dòng)，將被校真空紫外光譜輻射計(jì)5移入光路中，對(duì)準(zhǔn)真空紫外勻光系統(tǒng)3的出口處，通過(guò)綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7讀取被校真空紫外光譜輻射計(jì)5在不同波長(zhǎng)位置的響應(yīng)信號(hào)值。

光譜輻亮度響應(yīng)度校準(zhǔn)原理如下：

假定到達(dá)被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的單色光譜輻射量為H(λ)，被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的輸出信號(hào)V₁(λ)正比于：

V₁(λ)＝c·H(λ)·S_T(λ) (1)

式中，c是常數(shù)。然后把被校真空紫外光譜輻射計(jì)5切換成標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4，標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4的輸出信號(hào)V₂(λ)為：

V₂(λ)＝c·H(λ)·S_B(λ) (2)

式中，S_B(λ)為標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)4的光譜響應(yīng)度，從式(1)和式(2)可以得到被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的光譜輻亮度響應(yīng)度S_T(λ)為：

所述光譜輻射照度響應(yīng)度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)主要包括真空紫外光源1、被校真空紫外光譜輻射計(jì)5、切換轉(zhuǎn)臺(tái)6、綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7和高真空度無(wú)油真空倉(cāng)8，真空紫外光源1、被校真空紫外光譜輻射計(jì)5和切換轉(zhuǎn)臺(tái)6置于高真空度無(wú)油真空倉(cāng)8的內(nèi)部；真空紫外光源1固定在高真空無(wú)油真空倉(cāng)8的一端；被校真空紫外光譜輻射計(jì)5通過(guò)螺紋接口固定在切換轉(zhuǎn)臺(tái)6的上表面；真空紫外光源1、被校真空紫外光譜輻射計(jì)5和切換轉(zhuǎn)臺(tái)6通過(guò)高真空無(wú)油真空倉(cāng)8上的真空轉(zhuǎn)換插頭與高真空無(wú)油真空倉(cāng)8外的光源控制器模塊和綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7進(jìn)行電路連接，真空無(wú)油真空倉(cāng)8內(nèi)所用連接線均為真空屏蔽線。

在光譜輻照度響應(yīng)度校準(zhǔn)過(guò)程中：

真空紫外光源1，其通過(guò)國(guó)際權(quán)威計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行量值傳遞，得到在一定距離處的標(biāo)準(zhǔn)輻照度值，通過(guò)真空紫外光源1用以實(shí)現(xiàn)120nm～200nm波段范圍一定距離處標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度的輸入；

被校真空紫外光譜輻射計(jì)5在一定距離處對(duì)準(zhǔn)真空紫外光源1，接收真空紫外光源1的光譜能量；

切換轉(zhuǎn)臺(tái)6，用以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)被校真空紫外光譜輻射計(jì)5與真空紫外光源1的光軸對(duì)準(zhǔn)；所述切換轉(zhuǎn)臺(tái)6的結(jié)構(gòu)和參數(shù)與光譜輻射亮度響應(yīng)度參數(shù)校準(zhǔn)裝置相同；

綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7及高真空無(wú)油真空倉(cāng)8的作用與光譜輻射亮度響應(yīng)度參數(shù)校準(zhǔn)裝置中的作用相同。

在對(duì)被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的光譜輻照度響應(yīng)度參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，首先開(kāi)啟真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置，將高真空無(wú)油真空倉(cāng)8進(jìn)行抽真空，達(dá)到預(yù)定的真空狀態(tài)，點(diǎn)亮校準(zhǔn)裝置中的真空紫外光源1，控制控制切換轉(zhuǎn)臺(tái)6轉(zhuǎn)動(dòng)，將被校真空紫外光譜輻射計(jì)5對(duì)準(zhǔn)真空紫外光源1的，通過(guò)綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7讀取被校真空紫外光譜輻射計(jì)5在不同波長(zhǎng)位置的響應(yīng)信號(hào)值，實(shí)現(xiàn)光譜輻照度響應(yīng)度校準(zhǔn)。

光譜輻照度響應(yīng)度校準(zhǔn)原理如下：

假定到達(dá)被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的單色光譜輻射量為H(λ)，被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的輸出信號(hào)為V(λ)，其中，H(λ)是可以在權(quán)威計(jì)量機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)準(zhǔn)確得到的，通過(guò)公式(4)計(jì)算得到被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的光譜輻照度響應(yīng)度S(λ)為

所述波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)主要包括真空紫外光源1、真空紫外單色分光系統(tǒng)2、被校真空紫外光譜輻射計(jì)5、切換轉(zhuǎn)臺(tái)6、綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7、高真空度無(wú)油真空倉(cāng)8和真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)9，真空紫外光源1與真空紫外單色分光系統(tǒng)2通過(guò)真空法蘭接口連接，置于高真空無(wú)油真空倉(cāng)8外的一端，真空紫外單色分光系統(tǒng)2通過(guò)真空法蘭接口與高真空無(wú)油真空倉(cāng)8連接；被校真空紫外光譜輻射計(jì)5、切換轉(zhuǎn)臺(tái)6和真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)9置于高真空度無(wú)油真空倉(cāng)8內(nèi)部；真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)9位于靠近真空紫外單色分光系統(tǒng)2的一端；被校真空紫外光譜輻射計(jì)5通過(guò)螺紋接口固定在切換轉(zhuǎn)臺(tái)6的上表面；紫外單色分光系統(tǒng)2的出射狹縫、真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)9及被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的光軸高度一致；被校真空紫外光譜輻射計(jì)5、切換轉(zhuǎn)臺(tái)6通過(guò)高真空無(wú)油真空倉(cāng)8上的真空轉(zhuǎn)換插頭與高真空無(wú)油真空倉(cāng)8外的綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7進(jìn)行電路連接，真空無(wú)油真空倉(cāng)8內(nèi)所用連接線均為真空屏蔽線。

在波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)過(guò)程中：

真空紫外光源1，與光譜輻射亮度響應(yīng)度參數(shù)校準(zhǔn)裝置中的作用相同；

真空紫外單色分光系統(tǒng)2，用以對(duì)光源發(fā)射的光進(jìn)行分光處理，輸出所需波長(zhǎng)，其參數(shù)與光譜輻射亮度響應(yīng)度參數(shù)校準(zhǔn)裝置相同；

被校真空紫外光譜輻射計(jì)5在一定距離處接收平行光，接收特定波長(zhǎng)的光譜能量；

切換轉(zhuǎn)臺(tái)6，用以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)被校真空紫外光譜輻射計(jì)5與平行光的光軸對(duì)準(zhǔn)；所述切換轉(zhuǎn)臺(tái)6的結(jié)構(gòu)和參數(shù)與光譜輻射亮度響應(yīng)度參數(shù)校準(zhǔn)裝置相同；

綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7及高真空無(wú)油真空倉(cāng)8的作用與光譜輻射亮度響應(yīng)度參數(shù)校準(zhǔn)裝置中的作用相同；

真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)9，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)光進(jìn)行準(zhǔn)直處理，形成平行光。

在對(duì)被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的波長(zhǎng)準(zhǔn)確度參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，首先開(kāi)啟真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置，將高真空無(wú)油真空倉(cāng)8進(jìn)行抽真空，達(dá)到預(yù)定的真空狀態(tài)，點(diǎn)亮校準(zhǔn)裝置中的光源氘燈1，開(kāi)啟真空紫外單色分光系統(tǒng)2，用以對(duì)光源發(fā)射的光進(jìn)行分光處理，輸出所需特定波長(zhǎng)，真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)9，對(duì)特定波長(zhǎng)光進(jìn)行準(zhǔn)直形成平行光，將被校真空紫外光譜輻射計(jì)5移入光路中并對(duì)準(zhǔn)平行光光軸，通過(guò)綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7讀取被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的波長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果，通過(guò)綜合控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)7后續(xù)處理，得到被校真空紫外光譜輻射計(jì)5的波長(zhǎng)校準(zhǔn)結(jié)果。

被校真空紫外光譜輻射計(jì)5波長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果為λ_i，真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)裝置設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)為λ_c，則波長(zhǎng)準(zhǔn)確度校準(zhǔn)結(jié)果為：

λ_ω＝λ_i-λ_c (5)

本發(fā)明中光譜輻射亮度響應(yīng)度測(cè)量不確定度U＝13％(k＝2)，光譜輻射照度響應(yīng)度測(cè)量不確定度U＝13％(k＝2)，波長(zhǎng)準(zhǔn)確度測(cè)量不確定度U＝0.1nm(k＝2)。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)射前即在地面實(shí)驗(yàn)室對(duì)真空紫外光譜輻射計(jì)進(jìn)行多參數(shù)校準(zhǔn)的真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)方法及裝置，通過(guò)設(shè)計(jì)適用于真空紫外波段的真空紫外光源、真空紫外單色分光系統(tǒng)、真空紫外勻光系統(tǒng)、真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)以及高真空度無(wú)油真空倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)真空紫外光譜輻射計(jì)的參數(shù)校準(zhǔn)。采用本發(fā)明的真空紫外光譜輻射計(jì)校準(zhǔn)方法及裝置，可在發(fā)射前即在地面實(shí)驗(yàn)室真空紫外光譜輻射計(jì)的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)真空紫外光譜輻射計(jì)有效載荷設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的缺陷，減少其研制過(guò)程中的反復(fù)，節(jié)省研制經(jīng)費(fèi)，縮短研制周期，避免影響整體進(jìn)度的順利開(kāi)展；同時(shí)，由于該校準(zhǔn)針對(duì)多參數(shù)進(jìn)行，有效保證了真空紫外光譜輻射計(jì)獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)獲取太陽(yáng)和地球表面等日地空間環(huán)境的光譜信息等均有著重大意義。本發(fā)明設(shè)計(jì)的真空紫外光源、真空紫外單色分光系統(tǒng)、真空紫外勻光系統(tǒng)、真空紫外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)以及高真空度無(wú)油真空倉(cāng)能夠滿足真空紫外波段性能指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)真空紫外光譜輻射計(jì)的校準(zhǔn)工作。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。