[发明专利]一种星载紫外-真空紫外波段传递辐射标准及方法

说明书

本发明提供了一种多功能星载紫外‑真空紫外波段新型传递辐射标准及方法，由带有两个视场光阑的积分球主体以及安装在积分球内壁的氘灯、发光二极管光源(LED)、滤光片辐射计和陷阱探测器模块组成，集成了积分球光源、光谱辐照度和光谱辐亮度基准传递的三重功能，采用陷阱探测器作为辐射传递标准，实现紫外载荷光谱辐射度在轨校准难题。

技术领域

本发明属于光学测试校准技术领域，尤其涉及一种多功能星载紫外-真空紫外波段传递辐射标准及方法。

背景技术

紫外光电载荷的校准是探测数据定量化应用的基础和前提。对于紫外光电载荷的光辐射校准可以整体归纳为地面发射前实验室校准和在轨运行校准两类。目前来说，实验室校准系统方法较为成熟完善，紫外波段利用低温辐射计作为初级标准溯源至SI，精度优于10^-2量级。虽然紫外光电载荷在发射前都进行了实验室校准，但由于受卫星发射时冲击振动和在轨运行的恶劣环境以及实验室校准环境与在轨工作环境差异性的影响，其实验室校准得到性能参数会发生不同程度的变化，包括突变和渐变。例如，美国的EOS AURA卫星上的OMI传感器、欧空局ENVISAT卫星上的SCIAMACHY传感器和METOP卫星上的GOME-2传感器等，在轨运行一段时间后，其响应特性均发生了不同程度的变化，变化范围在4％-25％。为了修正和标定这些变化对探测数据定量化的影响，必须进行在轨校准。

目前，国内空间光电载荷光辐射在轨校准研究几乎全部集中在可见-近红外及中远红外波段，对紫外光电载荷光辐射在轨校准的研究处于起步阶段，目前并没有一套完整成熟的在轨绝对校准技术方案，造成在紫外谱段光辐射量值测量绝对不确定度较大，约为5％～15％。因此，随着空间紫外探测技术研究在应用领域的不断拓展深入，以及高分辨率对地观测等若干重大项目的开展，对紫外光电载荷仪器在轨探测数据的可靠性和精度提出了更高的要求。因此研究适用于新一代紫外光电载荷的光辐射在轨校准方法有重要的意义。

现有技术中，空间光学载荷的在轨光辐射校准方法中主要可以分为两类，一种是通过太阳漫反射板将太阳光反射进遥感器进行；另一种是把地面精确标定的辐射源(灯、积分球光源等)设置在卫星上进行。由于地面和航天环境的差异，在轨校准用的标准灯或漫反射板等都会产生显著的老化和性能衰减等问题，使其在轨辐射性质改变，与地面基准之间的校准传递链断裂，导致其不能溯源至SI，即使在相关技术最成熟的可见波段在轨校准精度也只能达到10^-2量级，而在紫外波段则更低。

对于紫外光电载荷的在轨校准技术主要有：(1)基于星上标准光源的在轨校准技术，在紫外-真空紫外只能采用氘灯，没有合适的光谱分布，在紫外区强度弱，无法模拟真实的观测条件；(2)基于太阳辐射标准源的在轨校准技术，优势在于不被大气干扰可以随时使用，同时劣势是漫反射板在太空环境中会不断衰减，需要装配其他稳定监测设备(传递辐射计)；(3)在轨交互校准技术，不确定度有效性受到参考仪器精度、地面测量精度和大气辐射传递模型建立精度的影响，且紫外-真空紫外波段载荷可用的较少；(4)可溯源SI在轨绝对辐射校准技术，目前仍然还是处于研究阶段，未能成功应用，且不能覆盖320nm以下紫外波段。

发明内容

本发明提出一种多功能星载紫外-真空紫外波段新型传递辐射标准，由带有两个视场光阑的积分球主体以及安装在积分球内壁的氘灯、发光二极管光源(LED)、滤光片辐射计和陷阱探测器模块组成，集成了积分球光源、光谱辐照度和光谱辐亮度基准传递的三重功能，采用陷阱探测器作为辐射传递标准，实现紫外载荷光谱辐射度在轨校准难题。