[发明专利]一种基于超导探测器的太赫兹波段大气发射谱线测量装置有效
申请号: | 201711418971.8 | 申请日: | 2017-12-25 |
公开(公告)号: | CN108195792B | 公开(公告)日: | 2023-07-28 |
发明(设计)人: | 李升;姚骑均;刘冬;段文英;张坤;林镇辉;金骏达;吴枫;杨瑾屏;缪巍;史生才 | 申请(专利权)人: | 中国科学院紫金山天文台 |
主分类号: | G01N21/3586 | 分类号: | G01N21/3586 |
代理公司: | 南京钟山专利代理有限公司 32252 | 代理人: | 戴朝荣;金子娟 |
地址: | 210023 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 超导 探测器 赫兹 波段 大气 发射 测量 装置 | ||
本发明提供了一种基于超导探测器的太赫兹波段大气发射谱线测量装置,其特征在于,包括运行控制模块和分别与其连接的天线模块、温控模块、接收机模块。本发明大气发射谱线测量装置基于超外差接收和超导探测的原理,通过栅网进行极化分离,再配合与对应极化波匹配的波导耦合方式,实现了两个波段信号的同时观测接收,通过合理的规划和改进,与现有技术相比,在实现双波段同时观测的基础上,还具有系统灵敏度和稳定性高,谱线宽带和频率分辨率高的优点。
技术领域
本发明属于太赫兹技术和大气科学技术领域,具体涉及一种基于超导探测器的太赫兹波段大气发射谱线测量装置。
背景技术
大气科学是研究大气的各种现象(包括结构、组成、物理现象、化学反应、运动规律等),这些现象的演化规律,以及如何利用这些规律为人类服务的科学。地球大气中除了N2和O2外,其它总量占1%的剩余气体都被称为痕量气体。一些影响人类生态系统的事件如光化学烟雾、酸雨、温室效应、臭氧层破坏等,以及近些年关注度较高的雾霾,无不与痕量气体相关。
太赫兹波段覆盖了大气成分中重要的痕量气体分子,如水汽、O3、CO2的分子转动发射谱线,使得该波段的大气观测显得尤为重要,已成为开展地球大气研究的重要手段。根据探测原理的不同,太赫兹信号探测可分为相干探测与非相干探测。相干探测又称为外差探测,利用混频器和本振信号,将较高频率射频信号下变频到较低频率中频信号,再对中频信号进行放大滤波及频谱处理,这种探测方式保留了被探测信号的幅度和相位信息,但实现方式较复杂,适合高频谱分辨率探测场合。非相干探测又称直接探测,利用检波器件直接将检测到的信号转化为电压或电流信号,得到被测信号的幅度信息,这种探测方式实现较简单,动态范围较大,适合大规模成像探测。另外,根据探测器种类和工作环境不同,又可分为常温探测器,低温探测和低温超导探测器,通常情况下,低温超导探测器的探测灵敏度最高。
现有的太赫兹波段大气谱线测量装置主要是基于常温探测器,观测的谱线频率固定。原理上是采用常温混频器将太赫兹波段射频信号下变频到中频,再使用带通滤波器组进行滤波分频处理,最后对不同频率通道信号进行放大检波,最终得到目标频率大气辐射谱廓线;或是直接使用观测频率附近的多通道射频带通滤波器组对大气辐射信号进行滤波,再使用常温太赫兹探测器进行直接检波探测,例如,德国RPG公司研制的各类常温辐射计即采用以上两种技术路线。这种技术路线的优点是系统结构简单,缺点是探测灵敏度低,得到的谱线频率分辨率差,基于此类观测数据反演得到的痕量气体分布精度较差。
发明内容
针对现有技术中存在问题,本发明的技术目的是提供一种探测灵敏度高和稳定性高的基于超导探测器的太赫兹波段大气发射谱线测量装置,其技术方案为:
一种基于超导探测器的太赫兹波段大气发射谱线测量装置,其特征在于,包括运行控制模块和分别与其连接的天线模块、温控模块、接收机模块;
所述天线模块设有准光学单元和伺服跟踪单元,准光学单元设有反射元件和太赫兹线栅,伺服跟踪单元设有自动调节俯仰角度的第一反射镜,待测信号通过所述第一反射镜进入到准光学单元中,按照所述反射元件规划的路径传播,通过第一反射镜的角度调整,可使不同方向入射信号最终入射到太赫兹线栅上的角度恒定,所述太赫兹线栅用于对入射信号进行极化分离,太赫兹线栅的后方设有第二反射镜,在线栅处被全反射的极化波束传播方向对准接收机模块的低频段信号接收窗口,透过线栅继续传播的极化波束则通过所述第二反射镜的反射,入射到接收机模块的高频段信号接收窗口中;
所述温控模块包括制冷单元,所述制冷单元设有真空杜瓦和冷头;
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国科学院紫金山天文台,未经中国科学院紫金山天文台许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201711418971.8/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。