[发明专利]一种用于中长波红外高光谱遥感器背景辐射抑制的装置

说明书

本发明公开了一种用于中长波红外高光谱遥感器背景辐射抑制的装置，包括第一制冷机组件、第二制冷机组件和冷箱组件，所述第一制冷机组件和第二制冷机组件分别与冷箱组件相接，所述冷箱组件内部设置有光谱仪组件，所述光谱仪组件包括第一光谱仪、第二光谱仪和第三光谱仪，所述第一制冷机组件通过一柔性冷链分别连通第一光谱仪和第二光谱仪，所述第二制冷机组件通过一柔性冷链连通第三光谱仪，所述冷箱组件上设置有窗口安装基座，所述第一光谱仪、第二光谱仪和第三光谱仪围绕窗口安装基座排布。本发明通过采用两级制冷的方式进行制冷，有效的避免制冷机开机时间长的问题，保证真空深低温制冷，有效实现中长波红外高光谱遥感器的背景辐射抑制。

技术领域

本发明涉及红外探测器领域，尤其涉及一种用于中长波红外高光谱遥感器背景辐射抑制的制冷装置。

背景技术

高光谱成像技术是80年代发展起来的遥感技术，与传统的光谱仪不同的是，高光谱成像技术是集成像与光谱于一体(图谱合一)，以纳米级高光谱分辨率，在获取目标二维空间图像信息的同时，同步获取目标的连续精细光谱信息，使空间遥感的探测能力大为提高。而相较于可见、近红外、短波红外，中长波红外(5.0μm～15μm)高光谱成像技术具有独特的优势，光谱覆盖范围达到了近万纳米，能够获取目标自身的热辐射精细光谱信息，不仅可以有效地识别地物的成分，还可以有效的区分地物的构造特征，获取地物的温度及发射率等参数信息，可广泛应用于陆地、大气、海洋等观测中。

但根据维恩位移定律，峰值波长在中长波红外谱段5.0～12.5μm范围内的等效黑体温度值在240～3-70K(-3-3℃～97℃)，这个温度范围包含了地球表面上绝大多数物体，即几乎所有物体都能辐射这个波段区间的能量，因此中长波红外高光谱成像仪受背景辐射杂散光影响严重，如果不采取任何背景辐射抑制的情况下，目标信号能量将完全淹没在高光谱成像仪自身的杂散辐射噪声中。因此对于长波红外光谱仪器来说，中长波高光谱成像仪的性能水平很大程度上取决于背景辐射的抑制水平。

由热辐射的基本理论可知，物体的温度对其热辐射能量影响很大，物体的辐射能量随着物体温度的下降成指数倍的减少，因此光机系统制冷是抑制背景辐射十分有效的手段。高光谱成像仪的背景辐射99％来自于后端的光谱仪，如果对后端的光谱仪或者探测器进行制冷，将从源头减少系统的背景辐射量。传统的光机系统制冷方法一般采用单一热传导式制冷方式，即采用一种可实现真空系统的冷箱或杜瓦装置，利用制冷机通过冷链或冷头对中长波光谱仪或中长波红外探测器进行冷量的输出，以达到中长波红外背景辐射抑制及探测器正常工作所需的温度条件等，该方法实施简单、容易实现，对后端单一对象制冷时不受系统内其他对象的影响，能够使系统的背景辐射量迅速减小。但采用这种方式同时也存在系统单次开机所需的时间较长、制冷的效率低、所需的功耗大、占用资源多等缺点。

红外探测作为当下重要的宇宙科学及遥感探测方式被广泛应用。然而，现有中长波红外探测装置较为单一，多为用于实现长波探测的系统装置，为更好的抑制背景辐射，一般采用制冷的方式进行对背景辐射的抑制，且现有技术一般采用单一热传导式制冷方式，即采用一种可实现真空系统的冷箱装置，利用制冷机通过冷链对长波光谱仪进行冷量的输出，以达到长波红外探测的温度条件等。该技术的优点为实施简单、容易实现，对单一对象制冷不用顾及系统内其他对象的影响，而这种方式的缺点为系统单次开机所需的时间较长、制冷的效率低、所需的功耗大、占用资源多等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对中长波红外高光谱遥感器背景辐射抑制传统方法采用的单一热传导式制冷方式存在的制冷装置的开机时长、提高制冷效率及降低功耗等问题，提出一种用于中长波红外高光谱遥感器背景辐射抑制的制冷装置，采用两级制冷，避免制冷机开机时长的问题，进行真空深低温制冷，有效实现中长波红外高光谱遥感器的背景辐射抑制。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：