專利名稱：一種地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)地觀測(cè)遙感儀器的地面輻射定標(biāo)儀器，特別是涉 及一種地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源。
背景技術(shù)：
在光學(xué)遙感時(shí)，為精確獲得被測(cè)對(duì)象的物理參數(shù)信息，對(duì)儀器進(jìn)行輻射 定標(biāo)是光學(xué)遙感的重要方面。特別對(duì)星上光學(xué)遙感儀器，為了保證儀器的長(zhǎng) 期穩(wěn)定性和測(cè)量精度，通常要求星上光學(xué)遙感儀器對(duì)太陽(yáng)輻照度進(jìn)行測(cè)量， 以監(jiān)測(cè)儀器在空間環(huán)境下的長(zhǎng)期變化。為此，在星上光學(xué)遙感儀器研制過(guò)程 中，對(duì)儀器進(jìn)行輻射定標(biāo)是一個(gè)重要方面，即在衛(wèi)星發(fā)射前必須對(duì)星上光學(xué) 遙感儀器進(jìn)行輻亮度和輻照度定標(biāo)，采用同一光源進(jìn)行輻亮度和輻照度定標(biāo) 將有助于減小定標(biāo)不確定性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。進(jìn)行輻亮度和輻照度定標(biāo)通常是直接利用iooow光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)卣鎢燈作為光源(見參考文獻(xiàn)l:Proc, SPIE， 3870, 354-364， 1999的Fig 2b和 Fig 4),這一方法的優(yōu)點(diǎn)是能較好地保證輻亮度的絕對(duì)定標(biāo)誤差，但在用于 紫外波段儀器的輻照度定標(biāo)時(shí)存在以下缺陷對(duì)儀器輻照度定標(biāo)而言， 一是1000W光鐠輻照度標(biāo)準(zhǔn)面鴒燈在紫外波段 輻射強(qiáng)度低，減小了儀器在紫外波段輻照度定標(biāo)的信噪比。若將1000W光譜 輻照度標(biāo)準(zhǔn)卣鴒燈與被定標(biāo)儀器距離拉近，光源能量可保證；但它不僅引入 了發(fā)散光束對(duì)儀器定標(biāo)精度的影響，也加大了雜散光的影響，使輻照度定標(biāo) 精度難以保證。二是定標(biāo)光源的發(fā)散角遠(yuǎn)大于太陽(yáng)光的張角，由此引起的雜 散光將會(huì)帶來(lái)額外的測(cè)量誤差；三是IOOOW光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)鹵鎢燈到儀器的 距離難以精確測(cè)量。對(duì)儀器的輻亮度定標(biāo)而言的主要缺陷是1000W光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)卣鴒燈在 紫外波段輻射強(qiáng)度低，減小了儀器在紫外波段輻照度定標(biāo)的信噪比；另外 1000W光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)卣鴒燈與標(biāo)準(zhǔn)漫反射板的距離測(cè)量誤差仍是其測(cè)量誤 差的重要來(lái)源。進(jìn)行輻照度定標(biāo)的另 一方法是利用反射鏡將1 ooow光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)卣鎢 燈的輻射準(zhǔn)直后使用(見參考文獻(xiàn)l:Proc. SPIE, 3870， 354-364， 1999的 Fig2a)，這樣準(zhǔn)直后光源到儀器的距離不需精確測(cè)量。但由于1000W光譜輻 照度標(biāo)準(zhǔn)面鎢燈的燈絲尺寸較大，準(zhǔn)直反射鏡的焦距長(zhǎng)，僅能部分解決上述 雜散光問(wèn)題，而在紫外波段輻射強(qiáng)度低的問(wèn)題仍然存在。短弧氙燈雖然在紫外波段具有較強(qiáng)的輻射強(qiáng)度，可有效提高在紫外波段 輻射定標(biāo)的信噪比，并作為紫外、可見和近紅外波段的光源被廣泛用于光譜 儀中，但由于其弧點(diǎn)的漂移和波動(dòng)大，導(dǎo)致光源不夠穩(wěn)定，因此短弧氙燈不 能作為標(biāo)準(zhǔn)光源使用(見參考文獻(xiàn)2: HAMAMATSU SUPER-QUITE XENON LAMPS )。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于為了解決已有技術(shù)的標(biāo)定光源進(jìn)行輻射定標(biāo)時(shí)， 發(fā)散角大或信噪比低所帶來(lái)的誤差，為了提高輻射定標(biāo)精度，從而提供一種 地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，包括一光源部件，其特 征在于，還包括一用于調(diào)節(jié)光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)光源的高低和支撐固定整個(gè)光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn) 光源成為一體的升降支架7;一將氙燈1發(fā)出的紫外輻射變?yōu)槠叫泄馐?，供輻射定?biāo)用的準(zhǔn)直部件；和一用于安裝所述的氮燈1和起到防止紫外輻射隨意外泄作用的燈室3;其中所述的光源部件由氮燈1、氛燈電源2和所述的燈室3組成；其中 所述的燈室3為一箱體，該箱體的前面板上開有一用于輸出氙燈1輻射的窗 口 ，該窗口上安裝一塊石英玻璃；所述的氙燈電源2與所述的氙燈1電連接；所述的準(zhǔn)直部件由透鏡4、遮光罩5和光欄6組成；所述遮光罩5為圓 筒，該遮光罩5的一端口與所述的燈室3上的窗口連通、且同心安裝，所述 的透鏡4和光欄6順序設(shè)置在遮光罩5內(nèi)的氙燈1輻射光路上，所述氙燈1 處于透鏡4的焦點(diǎn)位置，所述光欄6位于所述透鏡4的另一側(cè)；該準(zhǔn)直部件 和燈室3共同安裝在所述升降支架7上。其中所述的氤燈l由氣燈電源2激發(fā)和點(diǎn)燃；由氣燈l發(fā)出的紫外輻射 經(jīng)燈室3窗口到達(dá)準(zhǔn)直部件，準(zhǔn)直部件將氙燈l發(fā)出的紫外輻射變?yōu)槠叫泄馐?，供輻射定?biāo)用。氙燈1具有小的發(fā)光面積和高色溫的特點(diǎn)，可有效提高紫外波段的發(fā)光強(qiáng)度。遮光罩5用于消除外部雜散光的影響，光欄6用于選 取平行光束的中間均勻部分。升降支架7用于調(diào)節(jié)光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)光源的高 低和支撐固定整個(gè)光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)光源成為一體，便于使用。在上述的技術(shù)方案中，還包括一可調(diào)節(jié)支架(8)，所述的可調(diào)節(jié)支架(8) 安裝在升降支架(7 )與遮光罩(5 )之間。在上述的技術(shù)方案中，所述氙燈1為SQ型的、功率300W，發(fā)光面積約2mm， 輻射強(qiáng)度的漂移和波動(dòng)<0. 5%,弧點(diǎn)最大漂移〈0. l隱。在上述的技術(shù)方案中，所述氣燈電源2是SQ型300W氛燈的配套電源。 在上述的技術(shù)方案中，所述透鏡4采用JGSl石英材料制成. 在上述的4支術(shù)方案中，所述遮光罩5為長(zhǎng)300mm、直徑106mm的圓筒。 在上述的技術(shù)方案中，所述光欄6的通光口徑為(()80mm。 在上述的技術(shù)方案中，所述的燈室3上的窗口為圓形。 在上述的技術(shù)方案中，所述石英玻璃為JGS1石英材料 本實(shí)用新型的積極效果本實(shí)用新型由于選用的超靜氙燈具備短弧氙燈在紫外波段有較強(qiáng)的輻射 強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用了高耐用陰極，使得燈的弧點(diǎn)在整個(gè)壽命期間幾乎沒 有漂移和波動(dòng)；輻照度波動(dòng)小，隨時(shí)間的漂移小，輻射源面積小等特點(diǎn)；經(jīng) 準(zhǔn)直部件準(zhǔn)直后，而且發(fā)出的光束為模擬太陽(yáng)張角的平行光和輻射光譜近于 太陽(yáng)光譜的特點(diǎn)。本標(biāo)準(zhǔn)光源可^f吏用在200-2000nm的紫外、可見和近紅外波 段，特別是對(duì)波長(zhǎng)小于400nm的紫外波段，它不僅具有輻照度高，可有效提 高定標(biāo)的信噪比，當(dāng)本標(biāo)準(zhǔn)光源用于輻亮度定標(biāo)時(shí)，不僅可提高紫外波段的 信號(hào)強(qiáng)度；而且對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源到儀器的距離不需精確測(cè)量，減小了輻亮度定標(biāo) 誤差。當(dāng)它用于輻照度定標(biāo)時(shí)，可消除發(fā)散光束引入的雜散光影響，提高紫 外波段的信號(hào)強(qiáng)度和定標(biāo)精度。本實(shí)用新型選用光欄6用于選取平行光束的中間均勻部分，以保證平行 光束的均勻性在允許的誤差范圍內(nèi)，提高輻射定標(biāo)精度。本實(shí)用新型采用透鏡4與采用反射鏡相比，其優(yōu)點(diǎn)是不易被污染、易清 潔。它與氙燈1配合可利用較小的體積，解決輻照度定標(biāo)時(shí)雜散光影響的問(wèn) 題。本實(shí)用新型采用透鏡作為準(zhǔn)直鏡，減小了光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)光源的體積， 并進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，便于使用和校準(zhǔn)。6
圖1本實(shí)用新型的地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源結(jié)構(gòu)示意圖1-----氙燈 2-----氙燈電源 3-----燈室4-----透鏡 5-----遮光罩 6-----光欄7——升降支架 8 — 一可調(diào)節(jié)支架具體實(shí)施方式
以下，結(jié)合附圖和實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。 實(shí)施例1參考圖1,制作一地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，它由光源部件、準(zhǔn) 直部件和升降支架7組成。光源部件包括氙燈l、氙燈電源2和燈室3，準(zhǔn)直 部件包括透鏡4、遮光罩5和光欄6。氙燈1的選取需考慮適當(dāng)?shù)墓鈴?qiáng)、高的 穩(wěn)定性、發(fā)光面積小和適當(dāng)?shù)捏w積大小。超靜氙燈是滿足這一要求的理想光 源，本實(shí)用新型選取日本浜松公司生產(chǎn)的SQ型長(zhǎng)壽命300W氮燈，其在紫 外波段輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)大于1000W的光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)燈，發(fā)光面積約2mm,輻 射強(qiáng)度的漂移和波動(dòng)<0.5%，弧點(diǎn)最大漂移O.lmm,使用壽命可達(dá)2000小 時(shí)以上。氙燈電源2用于激發(fā)和點(diǎn)燃氛燈1,氣燈電源2采用浜^^公司SQ 型長(zhǎng)壽命300W氙燈的配套電源。燈室3為長(zhǎng)方形的箱體，該箱體豎直安裝 在升降支架7上，防止紫外隨意外泄，氙燈1也是豎直安裝在燈室3內(nèi)；燈 室3的側(cè)壁上開有圓形孔作為窗口，該窗口上安裝一塊JGS1石英玻璃，該 圓形窗口位于氙燈1發(fā)光弧點(diǎn)高度處，其圓形窗口直徑為())30mm，因?yàn)榇翱?材料為JGS1石英玻璃，所以該圓形窗口用于輸出氯燈1的輻射和阻隔氙燈1 的熱量；氙燈上部備有排風(fēng)扇，用于排放氙燈發(fā)出的熱量。所述的準(zhǔn)直部件的遮光罩5為圓筒，該遮光罩5的一端口與所述的燈室 3上的圓形窗口聯(lián)通、且同心安裝，所述的透鏡4和光欄6順序設(shè)置在遮光 罩5內(nèi)的氙燈1輻射光路上，所述氣燈1處于透鏡4的焦點(diǎn)位置，所述光欄 6位于所述透鏡4的另一側(cè)；該準(zhǔn)直部件安裝在所述升降支架7上，遮光罩 5通過(guò)一個(gè)安裝在升降支架7上的可調(diào)節(jié)支架8，實(shí)現(xiàn)與燈室3共同安裝在 所述升降支架7上。透鏡4用于將氙燈1發(fā)出的光束轉(zhuǎn)換成滿足被測(cè)儀器要 求的平行光，因此需按照氙燈的基本特性及對(duì)平行光準(zhǔn)直度的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 SQ型長(zhǎng)壽命300W氙燈的光源面積約為2nm,且在俯仰方向的士30。內(nèi)具有相當(dāng)均勻的輻射強(qiáng)度分布，這對(duì)于設(shè)計(jì)強(qiáng)聚光能力、體積小的準(zhǔn)直光源系統(tǒng)是 十分有利。當(dāng)要求輻照度標(biāo)準(zhǔn)光源發(fā)射光束的平行度近于太陽(yáng)光的張角而言，透鏡4的焦距僅需約250mm,這有利于系統(tǒng)的小型化。為提高系統(tǒng)的聚光能 力，準(zhǔn)直部件的通光口徑取為(j)80mm。此光學(xué)系統(tǒng)在SQ氙燈光源處的張角 最大僅為±9°，滿足SQ氙燈光源發(fā)光強(qiáng)度均勻性的要求。透鏡4采用JGS1 石英材料制成，保證在紫外波段具有良好的透過(guò)率。準(zhǔn)直部件由透鏡4、遮 光罩5和光欄6組成。與反射鏡相比，采用透鏡具有光路穩(wěn)定、易清潔和體 積小等優(yōu)點(diǎn)。遮光罩5為長(zhǎng)300mm、直徑106mm的圓筒，用于消除外部雜 散光的影響；它一端與燈室3連接、且與燈室3前端的圓形窗口同心。透鏡 4和光欄6順序設(shè)置在遮光罩5內(nèi)的氛燈1輻射光路上，氛燈1處于透鏡4 的焦點(diǎn)位置,光欄6位于透鏡4的另一側(cè)。光欄6到透鏡4的距離為50mm, 通光口徑為(j)80mm,用于選取平行光束的中間均勻部分。準(zhǔn)直部件與燈室3 共同安裝于升降支架7上，它用于調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源的高低；并將整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源 固定為一體，便于使用。標(biāo)準(zhǔn)光源加工、裝配完成后，首先進(jìn)行光源均勻性的測(cè)試，以決定設(shè)計(jì) 和裝配的正確性和可使用的口徑范圍。標(biāo)準(zhǔn)光源測(cè)試使用前應(yīng)先老練50小時(shí) 以上。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源的測(cè)試結(jié)果表明其均勻性優(yōu)于1%、可使用口徑為(j)80mm， 滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)光源預(yù)熱15分鐘后，1小時(shí)的漂移小于0.15%, 2小 時(shí)的漂移小于0.3%;多次開^/L重復(fù)性偏差小于0.3%。與采用IOOOW光譜輻 照度標(biāo)準(zhǔn)燈相比，在360nm波長(zhǎng)其輻照度約增大8倍，而在300nm波長(zhǎng)輻 照度增大約30倍。在標(biāo)準(zhǔn)光源均勻性測(cè)試完成后，經(jīng)用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn) 燈校準(zhǔn)后，在300-360nm波段范圍內(nèi)，本紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源的不確 定度小于3%。
權(quán)利要求1.一種地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，包括一光源部件，其特征在于，還包括一用于調(diào)節(jié)紫外輻照度標(biāo)準(zhǔn)光源的高低和支撐固定整個(gè)紫外輻照度標(biāo)準(zhǔn)光源成為一體的升降支架(7)；一將氙燈(1)發(fā)出的紫外輻射變?yōu)槠叫泄馐?，供輻射定?biāo)用的準(zhǔn)直部件；和一用于安裝所述的氙燈(1)和起到防止紫外輻射隨意外泄作用的燈室(3)；其中所述的光源部件由氙燈(1)、氙燈電源(2)和所述的燈室(3)組成；其中所述的燈室(3)為一箱體，該箱體的前面板上開有一用于輸出氙燈(1)輻射的窗口，該窗口上安裝一塊石英玻璃，該圓形窗口位于氙燈(1)發(fā)光弧點(diǎn)高度處；所述的氙燈電源(2)與所述的氙燈(1)電連接；所述的準(zhǔn)直部件由透鏡(4)、遮光罩(5)和光欄(6)組成；所述遮光罩(5)為圓筒，該遮光罩(5)的一端口與所述的燈室(3)上的窗口連通、且同心安裝，所述的透鏡(4)和光欄(6)順序設(shè)置在遮光罩(5)內(nèi)的氙燈(1)輻射光路上，所述氙燈(1)處于透鏡(4)的焦點(diǎn)位置，所述光欄(6)位于所述透鏡(4)的另一側(cè)；該準(zhǔn)直部件和燈室(3)共同安裝在所述升降支架(7)上。
2. 按權(quán)利要求1所述的紫外輻射定標(biāo)用標(biāo)準(zhǔn)光源，其特征在于，還包括 一可調(diào)節(jié)支架(8),所述的可調(diào)節(jié)支架(8)安裝在升降支架(7)與遮光罩(5)之間。
3. 按權(quán)利要求1所述的地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，其特征在于， 所述氙燈(1)為SQ型的，其功率300W,發(fā)光面積約2mm，輻射強(qiáng)度的漂移 和波動(dòng)<0. 5%，弧點(diǎn)最大漂移〈0. lmm。
4. 按權(quán)利要求1所述的地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，其特征在于， 所述氣燈電源(2)是SQ型300W氣燈的配套電源。
5. 按權(quán)利要求1所述的地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，其特征在于， 所述透鏡(4 )采用JGS1石英材料制成。
6. 按權(quán)利要求1所述的地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，其特征在于， 所述遮光罩(5)為長(zhǎng)300mm、直徑106mm的圓筒。
7. 按權(quán)利要求1所述的地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源'其特征在于'所述光欄(6)的通光口徑為(()80mm。
8. 按權(quán)利要求1所述的地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，其特征在于， 所述石英玻璃為JGS1石英材料。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種地面紫外輻射定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)光源，包括一光源部件、升降支架、準(zhǔn)直部件和燈室；其中燈室的前端開有一用于輸出氙燈輻射的窗口，氙燈電源與氙燈電連接；一圓筒遮光罩的一端口與燈室上的窗口連通、且同心安裝，透鏡和光欄順序設(shè)置在遮光罩內(nèi)的氙燈輻射光路上，氙燈處于透鏡的焦點(diǎn)位置，光欄位于透鏡的另一側(cè)；該準(zhǔn)直部件和燈室共同安裝在升降支架上。本實(shí)用新型選用的超靜氙燈具備短弧氙燈在紫外波段有較強(qiáng)的輻射強(qiáng)度，同時(shí)采用高耐用陰極，使得燈的弧點(diǎn)在整個(gè)壽命期間幾乎沒有漂移和波動(dòng)；該光源可使用在200-2000nm的紫外、可見和近紅外波段，特別是對(duì)波長(zhǎng)小于400nm的紫外波段，由于其輻照度高，可有效提高定標(biāo)的信噪比。
文檔編號(hào)F21V5/00GK201137890SQ200720191088
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者付利平, 張仲謀, 杜國(guó)軍, 王詠梅, 王英鑒, 管鳳君 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心