空间遥感仪器紫外—真空紫外光谱辐射标准及高精度辐射定标的研究

论文摘要

随着我国空间技术的不断发展，越来越多的遥感仪器被送入太空。在环境监测领域担任着重要角色的紫外—真空紫外波段遥感探测进入了快速发展期，相应的对辐射定标的精度要求也越来越高。论文的第一章介绍了国内外建立紫外—真空紫外光谱辐射标准的工作进展，结合在研课题的实际需要，确定了本论文的研究内容和总体方案。在第二章中，首先根据Schwinger理论计算了合肥800MeV电子存储环同步辐射的光谱辐射分布，在准确测量存储环相关参数的基础上，完成了传递标准氘灯115～300nm的光谱辐亮度标定，与源自德国PTB BESSYⅡ同步辐射的标定值进行了比对，在164～300nm波段，源自不同标准的标定值在±20％以内相一致。同时详细分析了定标不确定度来源，指出辐射计量系统偏振特性的贡献最大。第三章考察了紫外积分球系统的辐射特性，得出经氙灯照明的积分球有良好的朗伯特性，可作为紫外波段大面积定标光源的结论。第四章应用积分球定标技术排除了漫反射板BRDF对辐射定标的影响，使辐亮度定标不确定度从原来的4.6％提高到2.8％，实现了高精度的光谱辐亮度定标。在250～340nm与漫反射板定标技术相比较，二者的偏差小于±3％。利用氘灯光谱辐强度与光谱辐照度同分布的特性，用石英卤钨灯对氘灯绝对光谱辐照度赋值，导出了氘灯160～300nm的光谱辐照度，实现了160～400nm高精度遥感仪器光谱辐照度定标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表索引
• 第一章 绪论
• 1.1 本论文工作的意义
• 1.2 国内外紫外—真空紫外辐射标准的研究概况
• 1.2.1 壁稳氩弧辐射标准的研究概况
• 1.2.2 同步辐射标准的研究概况
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 合肥800MeV电子存储环同步辐射作为紫外-真空紫外光谱辐射标准的研究
• 2.1 运动带电粒子的势和辐射电磁场
• 2.1.1 高速运动带电粒子的辐射
• 2.1.1.1 高速运动带电粒子的辐射功率和角分布
• 2.1.1.2 （?）情形下的辐射
• 2.1.1.3 （?）⊥（?）情形下的辐射
• 2.2 同步辐射理论
• 2.2.1 通用方程
• 2.2.2 能量电子的高频辐射
• 2.3 合肥800MeV同步辐射光源
• 计量光束线简介
• 2.4 利用合肥800MeV同步辐射标定紫外—真空紫外传递标准光源
• 2.4.1 紫外-真空紫外传递标准光源—氘灯
• 2.4.2 合肥800MeV同步辐射光源作为紫外—真空紫外光谱辐射标准
• 2.4.2.1 同步辐射光源参数及几何参数的确定
• 2.4.2.2 利用同步辐射确定氘灯光谱辐亮度的方法
• 2.4.2.3 传递标准氘灯光源标定
• 2.4.2.4 利用合肥同步辐射标定传递标准光源不确定度分析
• 2.4.3 与PTB和NPL紫外—真空紫外光谱辐射标准的比较
• 2.4.3.1 比对定标实验装置
• 2.4.3.2 比对及比对结果
• 2.4.3.3 传递标准光源比对定标不确定度分析
• 2.4.3.4 氘灯光源比对定标结论
• 2.5 本章小结
• 第三章 紫外波段积分球型大面积光谱辐亮度标准定标光源
• 3.1 积分球理论
• 3.2 紫外积分球光源辐射特性研究
• 3.2.1 紫外积分球系统的构成
• 3.2.2 紫外积分球系统的稳定性
• 3.2.3 开口亮度均匀性和角度辐射特性
• 3.3 基于黑体辐射的传递标准光源—石英卤钨灯
• 3.4 光谱辐照度传递标准光源的比对
• 3.4.1 比对定标实验设置
• 3.4.2 比对定标及结果
• 3.4.3 比对定标不确定度分析
• 3.5 积分球开口辐亮度的确定
• 3.5.1 转换公式的导出
• 3.5.2 开口光谱辐亮度的测量方法
• 3.6 本章小结
• 第四章 空间紫外遥感光谱辐射计高精度辐射定标
• 4.1 风云三号卫星臭氧垂直分布探测仪简介
• 4.2 大气模式光谱辐亮度标定
• 4.2.1 利用平面漫反射板进行光谱辐亮度标定
• 4.2.1.1 漫反射板辐亮度定标实验设置
• 4.2.1.2 漫反射板光谱辐亮度计算
• 4.2.1.3 漫反射板辐亮度定标不确定度分析
• 4.2.2 利用积分球进行高精度光谱辐亮度标定
• 4.2.2.1 积分球定标实验设置
• 4.2.2.2 积分球定标光谱辐亮度计算
• 4.2.2.3 积分球辐亮度定标不确定度分析
• 4.2.3 定标结果及两种光谱辐亮度定标技术的比对
• 4.3 太阳模式光谱辐照度标定
• 4.3.1 250～400nm利用石英卤钨灯进行光谱辐照度标定
• 4.3.2 160～300nm利用氘灯进行光谱辐照度标定
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 攻读博士学位期间作者发表的文章
• 致谢