[发明专利]用于远紫外波段带外杂散光差分测量的滤光片轮及方法

说明书

本发明公开了一种用于远紫外波段带外杂散光差分测量的滤光片轮及方法，所述滤光片轮包括轮盘(1)，所述轮盘(1)上设置四个圆孔和通孔(2)；四个圆孔中，第一个圆孔中安装LBH带通滤光片与石英晶体滤光片的组合滤光片，第二个圆孔中安装LBH带通滤光片，第三个圆孔中安装135.6nm带通滤光片，第四个圆孔中安装石英晶体滤光片。本发明既保证仪器的高灵敏度，又保证白天数据不饱和，同时实现带外杂散光的抑制及消除。

技术领域

本发明涉及用于星载远紫外波段探测领域，尤其涉及小型化高灵敏度真空紫外探测仪带外杂散光差分测量方法。

背景技术

远紫外波段(1000A-2000A)光学遥感是在卫星上获得空间环境参数如O、N₂、 O₂等中性大气原子分子柱密度及廓线分布、电离层电子密度TEC、电子密度廓线、等离子体含量、大气温度廓线、太阳EUV流量、能量粒子沉降等信息的重要探测技术，也是最具发展潜力的空间天气探测方法之一。远紫外波段辐射在地面上无法探测，因此对远紫外波段进行探测是卫星上光学遥感探测的独有探测手段。星载远紫外光学遥感仪器包括成像仪、成像光谱仪及光度计三种探测方式，光度计是小型化高灵敏度探测的代表性仪器，该类载荷所占卫星资源小，灵敏度高，对于探测小尺度、微弱信号变化是非常有优势的。

如图1所示，带外长波的辐射强度比远紫外波段探测信号波段辐射强度高9个量级，因此远紫外波段探测时需要考虑带外，特别是长波辐射(2000A以上)的影响。

从原理上分析，采用CsI作为光阴极的探测器不会对200nm以上的光辐射有响应。CsI是一种良好的发射体，其禁带宽度为6.0eV，电子亲和势为0.5eV。截止波长在200nm左右，熔点为651℃，具有“日盲性”，即采用CsI阴极的探测器可是实现对200nm以上长波杂散光的抑制。但由于制作材料及制作工艺的影响，通常的CsI 阴极探测器还会对200nm以上的光辐射有响应，目前国际上最好CsI阴极量子效率如图2所示，通常的CsI阴极探测器量子效率如图3所示。

由此可见，实际应用中CsI阴极探测器并不能完全抑制200nm以上光辐射，特别是当长波辐射强的时候，阴极抑制不充分，势必将对远紫外波段的探测数据产生较大影响。

要实现远紫外波段的探测，同时抑制长波杂散光的影响，通常采用的方式是利用光栅进行分光，配以CsI阴极的光电探测器，即采用光栅光谱仪的方法实现远紫外波段探测，同时对长波杂散光有较强的抑制，配合CsI阴极探测器，使得长波杂散光与信号光的的抑制达到10^-2。美国DMSP系列卫星上的SSUSI仪器、TIMED卫星上的GUVI仪器等均由于采用光栅光谱仪设计方式抑制杂散光，但采用这种探测方式，仪器的灵敏度会大大降低，以GUVI为例，该仪器探测波段覆盖1150A-1900A, 仪器空间分辨率为0.155°×0.85°，光谱分辨率为11A(中心)-36A(边缘)，在1356A 处，仪器的灵敏度为0.115counts/s/R/pixel,即每1Rayleigh(1Rayleigh＝80000photons/s/cm²/sr)入射光在仪器每像素上，仪器输出计数为 0.115counts。

高灵敏度的远紫外光度计的探测仪器研究主要以中国台湾COSMIC卫星上的电离层光度计(TIP,Tiny Ionospheric Photometer)为代表，该仪器测量波段是1356A和1400A-1900A，其中1400A-1900A波段仅在白天探测，1356A波段是全天候观测，仪器为空间分辨率为3.6°×3.6°。TIP夜间高灵敏度设计理念是利用夜间探测波段辐射谱线简单，夜气辉辐射特性如图4所示。