一種中間狹縫掃描譜儀及采用該掃描譜儀的光譜定標(biāo)光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光輻射計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中間狹縫掃描譜儀及采用該掃描譜儀的光譜定標(biāo)光源。
【背景技術(shù)】
[0002]近一、二十年國際上在環(huán)境科學(xué)、大氣物理、氣象學(xué)、氣候?qū)W等研究的推動(dòng)下，空間大氣定量光譜遙感技術(shù)發(fā)展十分迅速。如美國宇航局和歐空局的SBUV/2、0C0、GOME,SCIAMACHY、0MI等，我國的二氧化碳探測(cè)儀、臭氧垂直探測(cè)儀、臭氧總量探測(cè)儀、紫外高光譜臭氧輪廓探測(cè)儀等。這些儀器的共同特點(diǎn)是輻射定標(biāo)精度要求高，傳統(tǒng)的基于黑體輻射定標(biāo)的光譜輻射標(biāo)準(zhǔn)光源往往不能滿足需要。近年，國際上涌現(xiàn)新一代基于低溫輻射計(jì)/標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器的高精度光譜遙感儀器定標(biāo)裝置，如美國SIRCUS，提高了定標(biāo)精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，提供一種中間狹縫掃描譜儀及采用該掃描譜儀的光譜定標(biāo)光源。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0005]—種中間狹縫掃描譜儀，包括:中間狹縫，色散相減、串接的兩臺(tái)平像場(chǎng)光柵單色儀；入射的白光經(jīng)第一個(gè)光柵單色儀色散后，某一波長單色光可經(jīng)中間狹縫進(jìn)入第二個(gè)光柵單色儀；
[0006]兩臺(tái)所述光柵單色儀中的光柵固定不動(dòng)；
[0007]該中間狹縫掃描譜儀可通過所述中間狹縫的平移完成光譜掃描。
[0008]采用上述中間狹縫掃描譜儀的光譜定標(biāo)光源，在光路上依次包括:光源、前置光學(xué)系統(tǒng)、中間狹縫掃描譜儀、后置光學(xué)系統(tǒng)；
[0009]所述光源為前置光學(xué)系統(tǒng)提供入射光；
[0010]所述前置光學(xué)系統(tǒng)可將入射光匯聚，并射入中間狹縫掃描譜儀中的第一個(gè)光柵單色儀；
[0011]由所述中間狹縫掃描譜儀出射的光可在后置光學(xué)系統(tǒng)中進(jìn)行采集和探測(cè)。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述光源為:氙燈、鹵鎢燈、LED或超連續(xù)光源。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述后置光學(xué)系統(tǒng)包括:積分球。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述前置光學(xué)系統(tǒng)為高效聚光鏡。
[0015]本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0016]采用本發(fā)明的中間狹縫掃描譜儀的光譜定標(biāo)光源，基于高精度標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器實(shí)時(shí)為光源單色光輸出定標(biāo)后，合成的白光輻照待定標(biāo)儀器，定標(biāo)給出儀器光譜輻照度/輻亮度響應(yīng)度，方便、快捷、精度高。光譜定標(biāo)光源通過中間狹縫掃描相繼輸出確定光譜帶寬和中心波長的單色光，可用于構(gòu)造待定標(biāo)儀器的光譜雜散光校正矩陣，進(jìn)行待定標(biāo)儀器光譜雜散光校正與評(píng)價(jià)。光譜定標(biāo)光源可適應(yīng)待定標(biāo)儀器需求，通過改變出射狹縫處哈特曼光闌位置來改變定標(biāo)光束光強(qiáng)(光譜輻照度/輻亮度)。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]圖1為本發(fā)明的中間狹縫掃描譜儀的中間狹縫結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為設(shè)有本發(fā)明的中間狹縫掃描譜儀的光譜定標(biāo)光源的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做以詳細(xì)說明。
[0021]單色儀一般由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散器件、聚光鏡和出射狹縫組成。雙單色儀則由兩個(gè)單色儀串接而成。入射的白光(復(fù)色光)經(jīng)第一個(gè)單色儀色散后，某一波長單色光經(jīng)中間狹縫進(jìn)入第二個(gè)單色儀，如第二個(gè)單色儀進(jìn)一步色散，兩單色儀總的光譜分辨率比單個(gè)單色儀加倍，稱為色散相加型。如第二個(gè)單色儀消色散，總的分辨率與單個(gè)單色儀相同，但光譜雜光大大消減，稱為色散相減型。按兩個(gè)單色儀采取的色散器件，可分類為光柵雙單色儀、棱鏡雙單色儀和棱鏡-光柵雙單色儀。雙單色儀通常靠凸輪機(jī)構(gòu)或正弦機(jī)構(gòu)同步旋轉(zhuǎn)兩單色儀的色散元件，實(shí)現(xiàn)光譜掃描。
[0022]本發(fā)明的中間狹縫掃描譜儀為中縫掃描色散相減雙光柵單色儀，是一種改型Ebert-Fastie雙單色儀，其由兩臺(tái)光柵單色儀串接而成，色散相減，但光譜掃描方式與上述普通雙單色儀不同。本發(fā)明雙單色儀的兩光柵固定不動(dòng)，靠中間狹縫平移完成光譜掃描。這樣就賦予了該單色儀有兩種工作模式。雙單色儀中間狹縫窄縫到位、掃描時(shí)，出射單色光；雙單色儀中間狹縫窄縫離位、寬縫到位時(shí)出射單色光合成的白光(復(fù)色光)。出射單色光時(shí)可采用標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器用于儀器本身定標(biāo)，出射合成的具有已知光譜輻亮度或光譜輻照度的白光時(shí)用于定標(biāo)遙感儀器。
[0023]以本發(fā)明的中間狹縫掃描譜儀為主體的光譜定標(biāo)光源，以下簡稱定標(biāo)光源，由高穩(wěn)定度光源(氙燈、鹵鎢燈、LED或超連續(xù)光源等)、前置光學(xué)系統(tǒng)、中縫掃描色散相減雙光柵單色儀、后置光學(xué)系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器組成。
[0024]本發(fā)明的中間狹縫掃描譜儀與傳統(tǒng)的單色儀或傳統(tǒng)的中間狹縫掃描單色儀不同，它有兩種工作模式，即窄光譜帶輸出模式和寬光譜帶輸出模式。在窄光譜帶輸出模式下單色儀出射一系列準(zhǔn)單色光，可采用由標(biāo)準(zhǔn)低溫輻射計(jì)標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器定標(biāo)，如美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院發(fā)布的紫外-可見-近紅外波段硅光電二極管標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器。在寬光譜帶輸出模式下，這些準(zhǔn)單色光合成具有已知光譜輻照度或已知光譜輻亮度的“白光”，用于遙感儀器定標(biāo)。由于采用標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器定標(biāo)，與傳統(tǒng)的光譜輻照度或光譜輻亮度標(biāo)準(zhǔn)燈相比，保證光源的輸出在使用過程中不斷得到復(fù)核，因而保證了光源光譜輻射不確定度。
[0025]光源經(jīng)前置光學(xué)系統(tǒng)照明雙單色儀入射狹縫，并在雙單色儀中間狹縫處形成雙單色儀入射狹縫的光譜像。中間狹縫如圖1所示，由可調(diào)窄縫和寬縫組成，沿光譜像移動(dòng)。當(dāng)采用窄縫時(shí)，在雙單色儀出射狹縫相繼輸出中心波長與中縫位置對(duì)應(yīng)、光譜帶寬與狹縫寬度對(duì)應(yīng)的單色光。單色光經(jīng)后置光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)直光束，經(jīng)可移入-移出的標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器定標(biāo)或單色光經(jīng)光纖傳輸至積分球應(yīng)用Gershun管標(biāo)準(zhǔn)福射計(jì)定標(biāo)。當(dāng)采用寬縫時(shí)，其狹縫寬度與所選取的定標(biāo)波段范圍對(duì)應(yīng)，窄縫模式下已定標(biāo)的單色光疊加后得到“白光”的絕對(duì)光譜輻照度或絕對(duì)光譜輻亮度，“白光”輻照待定標(biāo)遙感儀器，進(jìn)行儀器光譜輻照度響應(yīng)度或儀器光譜輻亮度響應(yīng)度定標(biāo)。
[0026]其中，中縫掃描色散相減雙光柵單色儀采用兩塊平面光柵，色散相減。
[0027]本發(fā)明的定標(biāo)光源的工作原理如圖2所示。經(jīng)由前置光學(xué)系統(tǒng)，光源成像于入射狹縫，通過狹縫的入射光，經(jīng)第一凹面鏡反射后準(zhǔn)直為平行光。由第一平面光柵色散后，再經(jīng)第一凹面鏡反射聚焦，在中間掃描狹縫處形成入射狹縫光譜像。應(yīng)用掃描及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制中間狹縫可進(jìn)行光波長、強(qiáng)度和光譜帶寬的選取。通過中間狹縫的光經(jīng)第二凹面鏡準(zhǔn)直，經(jīng)第二塊平面光柵消色散，再經(jīng)第二凹面鏡將消色散后的光聚焦于出射狹縫。經(jīng)后置光學(xué)系統(tǒng)后轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)直光束，形成光譜輻照度光源。經(jīng)可移入-移出的標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器定標(biāo)，輻照待定標(biāo)儀器，可進(jìn)行儀器光譜輻照度響應(yīng)度定標(biāo)。經(jīng)出射狹縫后光經(jīng)光纖傳輸至積分球，可形成光譜輻亮度光源應(yīng)用Gershun管標(biāo)準(zhǔn)輻射計(jì)定標(biāo)，輻照待定標(biāo)儀器，進(jìn)行儀器光譜輻亮度響應(yīng)度走標(biāo)。
[0028]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種中間狹縫掃描譜儀，其特征在于，包括:中間狹縫，色散相減、串接的兩臺(tái)平像場(chǎng)光柵單色儀；入射的白光經(jīng)第一個(gè)光柵單色儀色散后，某一波長單色光可經(jīng)中間狹縫進(jìn)入第二個(gè)光柵單色儀； 兩臺(tái)所述光柵單色儀中的光柵固定不動(dòng)； 該中間狹縫掃描譜儀可通過所述中間狹縫的平移完成光譜掃描。2.采用權(quán)利要求1所述的掃描譜儀的光譜定標(biāo)光源，其特征在于，在光路上依次包括:光源、前置光學(xué)系統(tǒng)、中間狹縫掃描譜儀、后置光學(xué)系統(tǒng)； 所述光源為前置光學(xué)系統(tǒng)提供入射光； 所述前置光學(xué)系統(tǒng)可將入射光匯聚，并射入中間狹縫掃描譜儀中的第一個(gè)光柵單色儀； 由所述中間狹縫掃描譜儀出射的光可在后置光學(xué)系統(tǒng)中進(jìn)行采集和探測(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述光譜定標(biāo)光源，其特征在于，所述光源為:氙燈、齒鎢燈、LED或超連續(xù)光源。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述光譜定標(biāo)光源，其特征在于，所述后置光學(xué)系統(tǒng)包括:積分球。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述光譜定標(biāo)光源，其特征在于，所述前置光學(xué)系統(tǒng)為高效聚光鏡。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種中間狹縫掃描譜儀，包括：中間狹縫，色散相減、串接的兩臺(tái)光柵單色儀；入射的白光經(jīng)第一個(gè)光柵單色儀色散后，某一波長單色光可經(jīng)中間狹縫進(jìn)入第二個(gè)光柵單色儀；兩臺(tái)所述光柵單色儀中的光柵固定不動(dòng)；該中間狹縫掃描譜儀可通過所述中間狹縫的平移完成光譜掃描。光譜定標(biāo)光源，在光路上依次包括：光源、前置光學(xué)系統(tǒng)、中間狹縫掃描譜儀、后置光學(xué)系統(tǒng)。設(shè)有本發(fā)明的中間狹縫掃描譜儀的光譜定標(biāo)光源，基于高精度標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器實(shí)時(shí)為光源單色光輸出定標(biāo)后，合成的白光輻照待定標(biāo)儀器，定標(biāo)給出儀器光譜輻照度/輻亮度響應(yīng)度，方便、快捷、精度高。
【IPC分類】G01J3/10, G01J3/18
【公開號(hào)】CN105403311
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510715945
【發(fā)明人】李志剛, 王俊博, 鄭玉權(quán)
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月29日