紫外—真空紫外太阳光谱仪及光谱/辐射定标研究

doi:BF7AD2B4226A83626EFECE14E7733087

	紫外—真空紫外太阳光谱仪及光谱/辐射定标研究
	李寒霜
学位类型	博士
导师	王淑荣 ; 李博
	2019-06-01
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
关键词	太阳光谱仪紫外-真空紫外辐射定标光谱定标同步辐射量子效率偏振响应
摘要	太阳辐射是地球最重要的能量源,其能量变化具有波长依赖性,紫外-真空紫外波段的能量变化更为明显,长期监测太阳活动变化对太阳紫外-真空紫外光谱辐射的影响,研究辐射能量本底变化特征,对于太阳物理学、大气物理学和气候物理学研究具有重要意义。长期监测太阳活动的微小变化,需要监测仪器需具备高精度、高稳定性及高准确性等特点,而监测仪器高精度定标是仪器高准确性测量的必要保证。本文开展了用于长期监测太阳活动微小变化的星载紫外-真空紫外太阳光谱仪及光谱/辐射定标的相关研究,为保证在轨获得高精度、高分辨率、高准确度的太阳光谱辐照度数据奠定基础,该研究具有重要的应用价值。在充分了解在研的星载紫外-真空紫外太阳光谱仪高抑制比杂散光且小型轻量化特点、凹面光栅色散相减的双单色仪理论、波长扫描机构决定光谱仪波长精度等原理的基础上,针对太阳紫外光谱信号弱的特点,研究了光电倍增管性能,构建了—套基于标准真空光电管的量子效率定标系统,完成光电管的标准传递,实现了 150nm-300nm波段光电管量子效率直接测量,并验证不同窗口光电倍增管响应差异以及光电倍增管温度响应特性,为在研的星载紫外-真空紫外太阳光谱仪探测器选择提供理论依据。为满足高精度辐射定标要求,对光谱仪器的关键性能特别是稳定性等指标开展了研究,从而指导优化定标方法。验证了熔石英平板加漫透射板组合设计的可行性,提高光学系统的长期稳定性;分析并理论估算光谱仪系统信噪比,构建了一套大气环境下系统信噪比测量装置,完成了信噪比测量,并与理论估算结果作比对;针对60D高抑制比杂散光,采用高抑制比液体吸收池法完成了杂散光测量,解决了研制大于70D紫外带阻滤光片的难题;采用双通量叠加与中性滤光片结合的新方法,构建了一套线性测量装置,实现高精度大动态范围的线性测量,动态范围达到105量级,并得到光谱仪系统线性测量总不确定度为0.48%。为满足辐射定标研究并达到高精度定标要求,首先研究了高光谱分辨率的光谱仪光谱定标方法,并予以实施。采用线谱灯完成光谱仪高精度光谱定标,得到波长精度与波长重复性,为光谱仪高精度辐射定标奠定基础。以同步辐射一级标准传递标准光源氘灯理论为辐射定标理论基础,PTB标准氘灯在165nm-320nm波段定标光谱仪,获得总不确定度为5.40%:NIST卤钨灯在250nm-310nm波段定标光谱仪,获得总不确定度为2.80%;比对并分析两种定标源引起的光谱仪辐照度响应度差异。在定标不确定度分析的基础上,为解决光谱仪真空紫外波段定标精度达不到3%的绝对定标精度指标问题,利用德国PTB同步辐射源作基准进行在研的紫外-真空紫外太阳光谱仪绝对定标。理论分析了同步辐射偏振对光谱仪定标精度的影响,并构建了一套偏振响应测量装置,测量得到了光谱仪偏振响应度。分析并验证漫透射板减小偏振的影响。为保证信号水平不变且进一步降低偏振对辐射定标精度的影响,提出了旋转定标消偏方法,将偏振影响降低到0.5%,最后对紫外-真空紫外太阳光谱仪同步辐射定标方案不确定度预估分析,明确在紫外-真空紫外太阳光谱仪各项性能指标满足情况下,定标过程各环节传递的不确定度保证前提下,绝对定标总不确定度将提高到2.2%。
页数	122
DOI	BF7AD2B4226A83626EFECE14E7733087
语种	中文
引用统计
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63818
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	李寒霜. 紫外—真空紫外太阳光谱仪及光谱/辐射定标研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2019.

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