真空远紫外波段铝基漫反射板BRDF特性研究
发布时间：2021-09-22 11:50
利用铝基漫反射板可以实现在真空紫外波段对星载光谱仪器的在轨辐射定标,通过大气外太阳辐照度与漫反射板的BRDF特性可以对探测器进行标定,漫反射板在这个过程中起到标准传递的作用。为了研究铝基漫反射板在真空远紫外波段的BDRF特性,通过对光源进行监测和补偿,使用相对测量的方式,减少了探测器响应不线性和光源不稳定性带来的误差。使用BRDF测量设备对漫反射板在110 nm、150 nm和200 nm三个波长下以正入射和30°斜入射的组合进行BRDF测量,实验结果表明,BRDF值与波长、入射角度和天顶角等因素相关,在正入射时,110 nm和150 nm波长的BRDF峰值比200 nm时分别下降26.10%和11.94%,斜入射时,110 nm和150 nm波长的BRDF峰值比200 nm时分别下降31.04%和16.04%;在正入射和斜入射时,BDRF值均随方位角的增加而减少,但是正入射时漫反板的散射相对比较均匀,斜入射时的镜面反射现象明显;随入射角度的增加,BRDF值随天顶角的增加下降趋势更快。实验结果可以为铝基漫反射板在远紫外波段的BRDF特性提供数据参考,为星上定标提供依据。
【文章来源】：激光与红外. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
漫反射面BRDF几何关系
使用绝对测量方法在远紫外波段测量漫反板的BRDF存在两个显著的缺点。第一,远紫外波段很难获得稳定的光源,在相邻两次测量间隔内光源的稳定性对测量结果具有明显的影响;第二,由于入射光信号与反射光信号的量级差异有可能达到104,因此,要求探测器在极宽的测量范围内可以实现线性测量,这对探测器的要求很高。针对远紫外BRDF测量特点,为了提高测量的准确性,采用一套光源监测比例补偿的测量方法,基本原理如图2所示。光源(氘灯+单色仪)发出的光,经准直系统准直后进入分光系统,分光系统是由直流无刷电机驱动的反射式调制扇结构,转动频率80 Hz,稳定性±0.5 %,占空比50 %,调制扇反射出去的光通过监测光路进入监测探测器,无遮挡的另一部分光进入后续测量光路。入射到待测漫反射板的光发生漫反射,主光路就可以对反射光信号进行测量。考虑到远紫外波段光谱的传输特性,主测量光路和准直光路均采用离轴凹面反射镜和平面反射镜的组合形式设计,反射镜表面镀Al+MgF2膜以提高反射率。分光系统具有稳定转速和占空比,因此,主探测光路和检测光路在同一时刻接收到的能量具有恒定的比例关系,通过这个比例关系就可以对光源的能量衰减进行监测,减少对光源稳定性的依赖。
BRDF测量系统主要由准直光路、调制扇组件、监测光路、样品调整台、探测器调整台和主探测光路等部分组成,如图3所示。光源经准直光路进入调制扇组件,通过调制扇的作用一部分光进入监测光路,另一部分光入射到待测样品上。待测样品安装在样品水平位移台上,在样品水平位移台、样品垂直位移台和样品旋转台的支撑下,样品具有2个平移自由度和1个旋转自由度,通过控制这3个自由度可以调整斜入射角度和入射到待测样品的位置。主光路探测器固定在探测悬臂上,通过探测器俯仰转台和探测器方位转台带动主光路探测器转动,可以实现主光路探测器对待测漫反射板在一定半球空间内反射信号的测量。样品水平位移台和样品垂直位移台承载能力大于5 kg,采用步进电机细分驱动,重复定位精度和绝对定位精度均优于0.05 mm。样品旋转台和探测器范围转台采用相同型号转台,转台台面直径?100 mm,采用步进电机细分驱动和涡轮蜗杆减速(减速比180),转角精度分别优于0.05°和0.1°。探测器俯仰转台采用?60 mm台面转台,采用步进电机细分驱动和涡轮蜗杆减速(减速比90),转角精度优于0.1°。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳卫星CO2探测仪发射前的漫反射板定标[J]. 王龙,蔺超,纪振华,郑玉权,毕研盟. 光学精密工程. 2018(08)
[2]星载大气监测光谱仪高精度星上定标技术[J]. 李碧岑,李明,徐彭梅. 航天返回与遥感. 2018(03)
[3]星上定标漫射板远紫外BRDF测量方法[J]. 韩官,林冠宇,李博,汪龙祺,曹佃生. 光子学报. 2017(09)
[4]碳卫星高光谱CO2探测仪发射前光谱定标[J]. 蔺超,李诚良,王龙,毕研盟,郑玉权. 光学精密工程. 2017(08)
[5]定标漫反射板实验室系统级BRDF测量方法[J]. 李明,宗肖颖. 红外与激光工程. 2017(01)
[6]星载石英漫反射板双向反射分布函数实验测量研究[J]. 赵敏杰,司福祺,陆亦怀,汪世美,江宇,周海金,刘文清. 光谱学与光谱分析. 2016(05)
[7]星上定标漫反射板设计研究[J]. 施家定,张黎明,曹兴家,徐伟伟,韩慧达,王戟翔. 光学学报. 2015(08)
[8]双向反射分布函数绝对测量装置研制[J]. 李俊麟,张黎明,陈洪耀,司孝龙,王戟翔,杨宝云,沈政国. 光学学报. 2014(05)
[9]高精度星上定标漫射板双向反射分布函数绝对测量系统研究[J]. 陈洪耀,张黎明,施家定,司孝龙,沈政国,李俊麟,杨宝云,王戟翔,朱雪梅,杜志强. 大气与环境光学学报. 2014(01)
[10]光学双向反射分布函数的测量装置研究[J]. 刘若凡,张宪亮,苏红雨,曾道全,刘夏茹. 红外. 2014(01)
博士论文
[1]星上比辐射定标器及性能评估方法研究[D]. 李孟凡.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]漫反射板远紫外BRDF测量方法研究与系统设计[D]. 韩官.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) 2018
本文编号：3403711
【文章来源】：激光与红外. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
漫反射面BRDF几何关系
使用绝对测量方法在远紫外波段测量漫反板的BRDF存在两个显著的缺点。第一,远紫外波段很难获得稳定的光源,在相邻两次测量间隔内光源的稳定性对测量结果具有明显的影响;第二,由于入射光信号与反射光信号的量级差异有可能达到104,因此,要求探测器在极宽的测量范围内可以实现线性测量,这对探测器的要求很高。针对远紫外BRDF测量特点,为了提高测量的准确性,采用一套光源监测比例补偿的测量方法,基本原理如图2所示。光源(氘灯+单色仪)发出的光,经准直系统准直后进入分光系统,分光系统是由直流无刷电机驱动的反射式调制扇结构,转动频率80 Hz,稳定性±0.5 %,占空比50 %,调制扇反射出去的光通过监测光路进入监测探测器,无遮挡的另一部分光进入后续测量光路。入射到待测漫反射板的光发生漫反射,主光路就可以对反射光信号进行测量。考虑到远紫外波段光谱的传输特性,主测量光路和准直光路均采用离轴凹面反射镜和平面反射镜的组合形式设计,反射镜表面镀Al+MgF2膜以提高反射率。分光系统具有稳定转速和占空比,因此,主探测光路和检测光路在同一时刻接收到的能量具有恒定的比例关系,通过这个比例关系就可以对光源的能量衰减进行监测,减少对光源稳定性的依赖。
BRDF测量系统主要由准直光路、调制扇组件、监测光路、样品调整台、探测器调整台和主探测光路等部分组成,如图3所示。光源经准直光路进入调制扇组件,通过调制扇的作用一部分光进入监测光路,另一部分光入射到待测样品上。待测样品安装在样品水平位移台上,在样品水平位移台、样品垂直位移台和样品旋转台的支撑下,样品具有2个平移自由度和1个旋转自由度,通过控制这3个自由度可以调整斜入射角度和入射到待测样品的位置。主光路探测器固定在探测悬臂上,通过探测器俯仰转台和探测器方位转台带动主光路探测器转动,可以实现主光路探测器对待测漫反射板在一定半球空间内反射信号的测量。样品水平位移台和样品垂直位移台承载能力大于5 kg,采用步进电机细分驱动,重复定位精度和绝对定位精度均优于0.05 mm。样品旋转台和探测器范围转台采用相同型号转台,转台台面直径?100 mm,采用步进电机细分驱动和涡轮蜗杆减速(减速比180),转角精度分别优于0.05°和0.1°。探测器俯仰转台采用?60 mm台面转台,采用步进电机细分驱动和涡轮蜗杆减速(减速比90),转角精度优于0.1°。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳卫星CO2探测仪发射前的漫反射板定标[J]. 王龙,蔺超,纪振华,郑玉权,毕研盟. 光学精密工程. 2018(08)
[2]星载大气监测光谱仪高精度星上定标技术[J]. 李碧岑,李明,徐彭梅. 航天返回与遥感. 2018(03)
[3]星上定标漫射板远紫外BRDF测量方法[J]. 韩官,林冠宇,李博,汪龙祺,曹佃生. 光子学报. 2017(09)
[4]碳卫星高光谱CO2探测仪发射前光谱定标[J]. 蔺超,李诚良,王龙,毕研盟,郑玉权. 光学精密工程. 2017(08)
[5]定标漫反射板实验室系统级BRDF测量方法[J]. 李明,宗肖颖. 红外与激光工程. 2017(01)
[6]星载石英漫反射板双向反射分布函数实验测量研究[J]. 赵敏杰,司福祺,陆亦怀,汪世美,江宇,周海金,刘文清. 光谱学与光谱分析. 2016(05)
[7]星上定标漫反射板设计研究[J]. 施家定,张黎明,曹兴家,徐伟伟,韩慧达,王戟翔. 光学学报. 2015(08)
[8]双向反射分布函数绝对测量装置研制[J]. 李俊麟,张黎明,陈洪耀,司孝龙,王戟翔,杨宝云,沈政国. 光学学报. 2014(05)
[9]高精度星上定标漫射板双向反射分布函数绝对测量系统研究[J]. 陈洪耀,张黎明,施家定,司孝龙,沈政国,李俊麟,杨宝云,王戟翔,朱雪梅,杜志强. 大气与环境光学学报. 2014(01)
[10]光学双向反射分布函数的测量装置研究[J]. 刘若凡,张宪亮,苏红雨,曾道全,刘夏茹. 红外. 2014(01)
博士论文
[1]星上比辐射定标器及性能评估方法研究[D]. 李孟凡.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]漫反射板远紫外BRDF测量方法研究与系统设计[D]. 韩官.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) 2018
本文编号：3403711
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