[发明专利]高精度光辐射标准探测器空间响应均匀性测量系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于光辐射绝对精密测量方法与装置，具体是高精度光辐射标准探测器空间响应均匀性测量系统和方法。

背景技术

单面元探测器的均匀性，是评价整个探测器重要的一个参数。到目前为止，通常对于高精度单面元探测器均匀性测量在实验室还采取手动方法，这种技术所能达到的不确定度，通常只有千分之几的水平；而国外NPL实验室也有针对高精度探测器测量均匀性的系统，但设备笨重，造价昂贵。

对于现代高精度辐射测量中，常规的均匀性检测方法所能达到的准确度在很多应用领域已不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度光辐射标准探测器空间响应均匀性测量系统和方法，使用基于二维步进电机的平移系统，其简单性和不确定度都有较大的提高，可以精确的测量探测器的均匀性。以对于硅陷阱探测器的均匀性测量为例，其均匀性不确定度在直径5mm之内，可以达到万分之几的量级。

本发明的技术方案如下：

高精度光辐射标准探测器空间响应均匀性测量系统，包括有单面元光电探测器，其特征在于光学平台上安装有激光器，激光器前端安装有单面元光电探测器，单面元光电探测器的探测面和激光器发出的光束垂直，单面元光电探测器安装在一个能沿水平方向和垂直方向运动的二维平台上，二维平台由二维步进电机驱动，二维步进电机由计算机控制；单面元光电探测器的信号输出端经过信号采集器输出计算机处理。

所述的激光器与单面元探测器之间的光路中依次安装有偏振片、激光功率控制器、空间滤波器、分束片。安装偏振片是为了让功率控制器工作的，功率控制器必须要输入偏振光才能工作。某种意义上可以将偏振片和功率控制器可以看作一体，都是为了稳定光功率的。

高精度光辐射标准探测器空间响应均匀性测量方法，其特征在于是将激光器发出的激光，入射到单面元光电探测器的探测面上，控制单面元光电探测器的探测面在水平与垂直方向移动，这样探测面的每个区域均被同一激光器发出的激光扫描，通过采集处理单面元探测器输出的电信号，则可以测量该单面元光电探测器的空间响应均匀性。

所述的激光器发出的激光，在不同时间其光斑大小相同。

发明的效果

经性能检测，以对于硅陷阱探测器的均匀性测量为例，其均匀性不确定度在直径5mm之内，可以达到万分之几的量级。

附图说明

图1为本发明光路结构及机电连接图。

图2为本发明系统结构示意图。

图3为633nm激光器作为光源的测量结果。

图4为514nm激光器作为光源的测量结果

具体实施方式

参见附图。

1、光路设计

图1中，由He-Ne激光器出射的激光，通过起偏器(偏振片)产生垂直偏振光，满足LPC的需要。其中起偏器为格兰泰勒棱镜，使用波段为300nm-2500nm，覆盖了所要进行测量的可见光波段。偏振光到达激光功率控制器LPC(leser powercontroller)，使激光的功率进一步的稳定。光路中采用的LPC为美国CRI公司LPC-VIS/NIR，工作波段为400nm-1100nm，最大透过滤为85％，可以使激光功率8小时稳定在0.05％以内。图中监视探测器是为了监测激光功率的长期稳定性。为了消除光束中由于光学缺陷和空气中微粒的散射造成光强随机扰动的影响，我们在光路中加入了空间滤波器。它是Newport公司模块式产品，它由一个显微物镜和一个50微米的铂铱合金针孔组成。采用该光路的光束质量高，整体稳定。

2、机电硬件

图1中，机电硬件由二维平台、待测探测器、HP34970A采集器和计算机及其系列接口构成。由于二维平台中要承载探测器，探测器的本身精度又很高，还要满足编程的要求，和计算机要有控制指令和协议。通过市场调研，选用卓立汉光ASA系列二维步进电机系统驱动二维平台，其各项参数均符合要求，承重部位采用优质高强度材质，运行稳定可靠。步进电机系统由SC系列步进电机控制器和二维步进电机组成。二维行程：105mm，单步步长：1.25um，根据试验用探测器入光孔径，选取10mm×10mm扫描面积，基本覆盖探测器的进光口面积，在x、y轴(水平与垂直轴)上步长可选。

用HP34970A多路采集器进行数据采集。采集器和计算机之间的接口采用美国NI公司GPIB(IE488)总线控制接口板。