[发明专利]一种低温辐射计用测试集成装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种低温辐射计用测试集成装置及测试方法，该装置是集布儒斯特窗口透过率、光束对准装置安装调试与杂散光测试功能于一体的紧凑型集成装置，该装置结构简单、测试精度高。与现有利用两个探测器进行布儒斯特窗口透过率测试装置相比，本发明所设计方案利用电控平移台和同一探测器进行布儒斯特窗口透过率测试，有利于消除不同探测器之间的响应差异，提高探测精度。本发明提出利用探测离轴抛物面镜透过率的方法间接检测杂散光光功率，有利于消除四象限探测器外围杂散光以及探测器对极微弱光功率测试精度差造成对杂散光测试准确性差的问题。

技术领域

本发明涉及低温辐射计领域，具体涉及一种低温辐射计用测试集成装置及测试方法。

背景技术

低温辐射计利用低温超导环境下的电校准法测量原理，是目前国际上光辐射功率测量基准。为降低光电加热不等效性，将低温辐射计的光辐射吸收腔体置于温度接近液氦温度的真空辐射屏蔽层内，并在屏蔽层设置布儒斯特窗口供入射光进入吸收腔体。利用布儒斯特窗口片的反射特性与激光光束偏振特性的关系，可以使得垂直于界面方向的线偏振入射光以布儒斯特角入射时理论上实现无损耗传输，同时避免环境杂散光进入低温辐射计引入测量不确定度。同时为确保测试过程中入射光完全进入吸收腔体，以及多次测试过程的重复性问题，通常在黑体腔前端设置光束对准装置用于光束对准和杂散光测试。实际测量过程中，为保证测量准确性，还需对布儒斯特窗口透过率、杂散光等因素进行修正，式1所示为低温辐射计光电等效修正公式：

其中，F为被测辐射功率，A为腔体吸收系数，S为入射光束中未进入吸收腔部分的杂散光修正系数，T为布儒斯特窗口透过率，N为光电加热不等效系数，V_h为腔体加热器两端电压，V_i和R_i分别为电加热回路中标准电阻两端的电压和电阻值。A、S、T、N为修正项，其中A和N为事先测试和仿真好的固有系数，可视为常数；S和T因每次实验过程中入射光路的不同会略有差异，需要在每次实验过程中重新测试，是整个测试过程中两项较大的不确定度来源。

以美国NIST、英国NPL为代表的国际计量机构均开展了低温辐射计测试系统研制和测试工作，国内目前也有少数研究机构开展了相关测试验证工作。如英国NPL采用中间通孔的四象限探测器进行光束对准，同时测量光束中的杂散光；发明专利“CN 109506774 A一种低温辐射计黑体腔光束对准装置及对准方法”提出一种利用抛物面反射镜进行光束对准；实用新型专利“CN 203929358 U一种低温辐射计的布儒斯特窗口透过率测量装置”提出一种低温辐射计用布儒斯特窗口透过率在线测试方法。

现有低温辐射计测试系统中布儒斯特窗口透过率测试装置与光束对准装置、杂散光测试装置是彼此分离的，结构复杂、测试精度低；如现有方案中，发明专利“CN 109506774A”中所设计抛物面反射镜光束对准方案没有给出相关安装调试设计结构；实用新型专利“CN 203929358 U”提出的低温辐射计用布儒斯特窗口透过率在线测试方法，由于前后采用两个不同探测器进行透过率测试，受探测器响应一致性影响造测试精度较差；利用中间通孔四象限探测器进行杂散光测试时，由于杂散光发散面积大于探测器面积，且杂散光功率极弱，需要外围电路进行10⁷倍量级放大，难以保证对杂散光功率的测试准确性。另外，中间带通孔的四象限探测器需要专门流片定制，价格极其昂贵。

发明内容

针对当前低温辐射计测试系统中布儒斯特窗口透过率测试装置与光束对准装置、杂散光测试装置彼此分离，结构复杂、测试精度低的问题，本发明的第一目的是提供了一种低温辐射计用测试集成装置。

本发明采用以下的技术方案：

一种低温辐射计用测试集成装置，包括主筒体，主筒体的上部设置有布儒斯特窗口透过率测试窗口和杂散光测试窗口，主筒体的下部设置有四象限探测器安装真空法兰，主筒体的内部设置有离轴抛物面反射镜；

主筒体的前端连接有前端真空法兰，主筒体的后端连接有后端真空法兰。