日盲紫外像增强器与ICCD的参量测试与辐射标定

发布时间：2019-09-27 11:07

【摘要】：日盲紫外成像探测技术因其特有的抗太阳背景噪声干扰、虚警率低等优势,在电晕探测、火灾告警、导弹逼近告警等领域得到越来越广泛的应用。我国对于该技术的研究起步较晚,且由于各国对相关研究成果的严格保密,导致现今国内在紫外探测技术方面与世界领先水平仍存在一定差距。特别是紫外探测技术核心器件的研制工艺以及紫外探测应用领域的定量分析两方面,均是我国亟需提升的主要方向。为改进国内紫外探测核心器件的研制工艺,提升对紫外探测技术定量分析方面的研究水平,紫外探测技术核心器件的光电参量测试及辐射标定显得尤为重要。目前,国内在日盲紫外核心器件的参量测试与辐射标定领域主要面临三大难点。第一,紫外辐射标定中常用的标准探测器存在灵敏度与标定不确定度无法兼顾的问题;第二,针对封装完成的日盲紫外ICCD,一些关键参量诸如光谱响应度等只能通过灰度值或光子数等参量间接推知,导致实验室无法对其进行绝对测量,影响测试的准确度;第三,针对极微弱光子计数量级的紫外辐射标定问题缺少深入研究,限制了日盲紫外探测技术在诸如电晕探测等诸多领域的实际应用。本课题基于上述背景,进行了日盲紫外像增强器与ICCD参量测试与辐射标定的相关研究工作。主要研究内容包括:1.建立了新型的低不确定度较高灵敏度的日盲紫外谱段辐射标定传递基准,首次将腔型热释电探测系统作为传递基准应用于日盲紫外辐射标定领域,解决了目前该领域所用传递基准灵敏度与标定不确定度无法兼顾的关键科学问题。选择热释电探测器作为传递基准的核心器件,理论分析了影响热释电探测器性能的主要因素;通过结构设计及优化构建了适用于日盲紫外辐射标定的具有低不确定度、较高灵敏度的腔型热释电探测系统;推导了探测系统的绝对光谱响应度修正函数并评估了系统的主要性能指标,结果表明所建探测系统满足项目需求。在此基础上实现了对系统的绝对光谱响应度标定,以及相对光谱响应度的全谱段标定,完成了低不确定度日盲紫外谱段辐射标定传递基准的建立,所建基准的标定不确定度1.2%。2.开展了日盲紫外ICCD与像增强器的参量测试与辐射标定研究,有效降低了该谱段核心器件参量测试与标定的不确定度。基于所建低不确定度传递基准实现了日盲紫外像增强器、ICCD及其配套滤光片的参量测试与辐射标定。首先,实现了像增强器的绝对光谱响应度标定及积分响应度测试,不确定度分别为1.6%及2.1%;其次,实现了针对ICCD整机的相对光谱响应度测试,比对像增强器与ICCD的测试结果,分析了结果存在差异的原因。此外,针对ICCD的配套滤光片进行了带外截止深度测试,测试不确定度1.1%。3.针对目前日盲紫外探测技术在极微弱光子计数量级紫外辐射标定研究的迟滞,进行了微弱日盲紫外辐射标定的研究,有助于解决诸如电晕探测等诸多领域下无法准确量化目标源辐射量的问题。选择单光子计数系统作为微弱日盲紫外辐射标定的传递基准,分析了选择理由及系统工作原理。提出了针对单光子计数系统的全谱段绝对量子效率标定方案,实现了系统的全谱段相对量子效率标定,标定不确定度1.7%。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN23

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