CN101451884A - 空间环境模拟用远紫外源辐照度的间接测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了测量空间环境模拟用的远紫外源辐照度的方法，包括以下步骤：先确定被测辐照源所产生的光斑内的最强方向上的光谱辐亮度；测量光斑内辐照度最强点处的微电流并根据所述光谱辐亮度计算出该点处单一波长下的光谱辐照度；通过积分求出总波长范围内的光谱辐照度作为参照辐照度；测量光斑内其它位置的微电流并根据电流和辐照度的正比关系得出其它位置的辐照度。本发明的测试方法具有操作简便，测量设备简单，测量成本低廉的优点。同时该方法可以被广泛应用于空间环境模拟用远紫外源的辐照度测量中。

Description

空间环境模拟用远紫外源辐照度的间接测量方法

技术领域

本发明属于辐照度测量领域，具体来说，涉及一种用于空间环境模拟的远紫外辐照度的测量方法。

背景技术

目前响应范围处于远紫外波段的探测器十分有限，并且其响应曲线不很平坦，所以导致对这一波段的光信号的总能量不能等效成该探测器的光电流信号输出。因此直接利用探测器进行远紫外辐照度的测量几乎是不可能的。

此外，现在的空间辐照领域，辐照度水平的确定一般是根据辐照源生产厂商提供的数据大致计算光斑范围内的平均辐照度，但是由于一般的光源辐照都存在不均匀性，同时每个光源的参数都存在一定的分散性，所以这种测量结果显然不够准确，也不能满足日益增长的试验准确性要求。

目前，国外对远紫外波段的研究工作开展得较早，其中德国的PTB，美国的NIST都进行了一些光源辐亮度的测量以及一些探测器的标定工作。但是在辐照度的测量方面未见相关的报导。国内对远紫外的研究工作主要集中于光源辐亮度的测量，在计量院和国家同步辐射试验室的共同努力下利用同步辐射方法测量远紫外辐亮度的技术水平已经达到世界先进水平，但是国内针对远紫外的辐照度测量，尤其是针对被辐照光斑的详细分布来获得辐照度还没有成功测量的记录。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间环境模拟用的远紫外源辐照度测量方法，该方法能够利用现有的设备较准确地确定辐照度数值和其在光斑内的详细分布。从而大幅度提高远紫外辐照试验的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明的测量空间环境模拟用的远紫外源辐照度的方法，包括以下步骤：先确定被测辐照源所产生的光斑内的最强方向上的光谱辐亮度；测量光斑内辐照度最强点处的微电流并根据所述光谱辐亮度计算出该点处单一波长下的光谱辐照度；通过积分求出总波长范围内的光谱辐照度作为参照辐照度；测量光斑内其它位置的微电流并根据电流和辐照度的正比关系得出其它位置的辐照度。

上述方法中，具体包括以下步骤：

1)确定被测辐照源在靶台上所产生的光斑内的光源最强方向，并测试最强方向上的光谱辐亮度L(λ)，λ为波长；

2)在所述光斑内移动远紫外探测器，找到辐照度最强点作为参照点，设此处的微电流计读数为i₀，根据下式(1)结合步骤1)中的光谱辐亮度L(λ)，可以求出该点单一波长下的光谱辐照度，作为参照辐照度；

$E_0\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{L\left(\mathrm{\λ}\right)\·A\·\cos \mathrm{\θ}\·\cos \mathrm{\α}}{l^2}---\left(1\right)$

其中，E₀(λ)——参照点的光谱辐照度；A——光源发光面的面积；L(λ)——光源在最强方向上的辐亮度；θ——发光面的法线与最强辐射方向的夹角；α——参照点处靶台的法线与最强辐射方向的夹角；l——发光点到参照点的距离；

3)通过下式(2)得到参照点处的远紫外参照辐照度E₀，

$E_0={\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}{E}_0\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(2\right)$

其中，λ₁和λ₂为远紫外光波长的上下限；

4)移动远紫外探测器到光斑内的其他位置，设测量处的微电流计读数为i₁，根据下式(3)的比例关系就可以获得当前探测器位置上的辐照度数值E₁；

$\frac{i_1}{i_0}=\frac{E_1}{E_0}---\left(3\right)$

5)将远紫外探测器在整个光斑范围内移动，记下各个位置的微电流计的读数，再利用上述式(3)的比例关系就可以得出整个光斑上的辐照度数据。

其中，所述辐亮度的测量可以通过与预先标定好的光源进行比较的方法进行，也可以是由同步辐射的方法进行。

本发明的测量方法的优点在于，该测量方法在国内空间环境模拟试验中的应用，能够克服目前远紫外辐照度测量准确性的不足，并能够改善空间环境模拟试验的合理性，同时进一步提高试验结果的可靠性，从而更有效地为航天器设计提供参考。此外，该方法能够有效克服测量设备的弱点，利用现有的测试手段，通过全新的测量方法达到详细确定靶台上辐照度的目的。该方法具有操作简便，测量设备简单，测量成本低廉的优点。该方法可以被广泛应用于空间环境模拟用远紫外源的辐照度测量中。

附图说明

图1为本发明的辐照度测量的示意图。

其中，1、被测辐照源；2、光斑；3、远紫外探测器；4、微电流计。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的测试方法作进一步地详细说明。

参照附图1，其中被测辐照光源1发出的远紫外光在靶台(未示出)上形成圆形光斑2，远紫外探测器3可在光斑2内移动并电连接到微电流计4上，微电流计4可测量读出微电流。

首先对被测辐照源进行远紫外辐亮度测量，确定在最强方向上的光谱辐亮度数值L(λ)，λ为波长。测量可以通过与预先标定好的光源进行比较的方法进行，也可以是由同步辐射的计量方法进行。

辐照度测量如图1所示，被测辐照源1在靶台上产生光斑2，在该光斑内移动远紫外探测器3，找到辐照度最强点作为参照点，设此处的微电流计4读数为i₀，根据以下公式可以求出该点的光谱辐照度，记为参照光谱辐照度

$E_0\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{L\left(\mathrm{\λ}\right)\·A\·\cos \mathrm{\θ}\·\cos \mathrm{\α}}{l^2}---\left(1\right)$

其中，E₀(λ)——参照点的光谱辐照度

A——光源发光面的面积

L(λ)——光源在最强方向上的辐亮度

θ——发光面的法线与最强辐射方向的夹角

α——参照点处靶台的法线与最强辐射方向的夹角

l——发光点到参照点的距离

代入光谱辐亮度测量结果L(λ)，可以得到参照点上的光谱辐照度，再利用下式求取远紫外参照辐照度E₀

$E_0={\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}{E}_0\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(2\right)$

其中，λ₁和λ₂为远紫外光波长的上下限。如图1所示，再将远紫外探测器3放置与光斑上的其他位置，设此时的微电流计读数为i1。根据微电流与辐照度之间的正比关系由如下公式(3)就可以获得当前探测器位置上的辐照度数值E₁

$\frac{i_1}{i_0}=\frac{E_1}{E_0}---\left(3\right)$

利用远紫外探测器3在整个光斑2范围内移动，记下各个位置的微电流计4的读数，并利用前面的方法就可以得出整个光斑2上的辐照度数据。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。

Claims (3)

1、一种测量空间环境模拟用的远紫外源辐照度的方法，包括以下步骤：先确定被测辐照源所产生的光斑内的最强方向上的光谱辐亮度；测量光斑内辐照度最强点处的微电流并根据所述光谱辐亮度计算出该点处单一波长下的光谱辐照度；通过积分求出总波长范围内的光谱辐照度作为参照辐照度；测量光斑内其它位置的微电流并根据电流和辐照度的正比关系得出其它位置的辐照度。

2、如权利要求1所述的方法，其中具体包括以下步骤：

1)确定被测辐照源在靶台上所产生的光斑内的光源最强方向，并测试最强方向上的光谱辐亮度L(λ)，λ为波长；

2)在所述光斑内移动远紫外探测器，找到辐照度最强点作为参照点，设此处的微电流计读数为i₀，根据下式(1)结合步骤1)中的光谱辐亮度L(λ)，可以求出该点单一波长下的光谱辐照度，作为参照辐照度；

$E_0\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{L\left(\mathrm{\λ}\right)\·A\·\cos \mathrm{\θ}\·\cos \mathrm{\α}}{l^2}---\left(1\right)$

其中，E₀(λ)——参照点的光谱辐照度；A——光源发光面的面积；L(λ)——光源在最强方向上的辐亮度；θ——发光面的法线与最强辐射方向的夹角；α——参照点处靶台的法线与最强辐射方向的夹角；l——发光点到参照点的距离；

3)通过下式(2)得到参照点处的远紫外参照辐照度E₀，

$E_0={\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}{E}_0\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(2\right)$

其中，λ₁和λ₂为远紫外光波长的上下限；

4)移动远紫外探测器到光斑内的其他位置，设测量处的微电流计读数为i₁，根据下式(3)的比例关系就可以获得当前探测器位置上的辐照度数值E₁；

$\frac{i_1}{i_0}=\frac{E_1}{E_0}---\left(3\right)$

5)将远紫外探测器在整个光斑范围内移动，记下各个位置的微电流计的读数，再利用上述式(3)的比例关系就可以得出整个光斑上的辐照度数据。

3、如权利要求1或2所述的方法，其中所述辐亮度的测量可以通过与预先标定好的光源进行比较的方法进行，也可以是由同步辐射的计量方法进行。

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