CN106644070A - 真空紫外成像光谱仪校准装置 - Google Patents

真空紫外成像光谱仪校准装置 Download PDF

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任小婉
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Abstract

本发明提供一种真空紫外成像光谱仪校准装置，包括：真空紫外光源，用于产生不同波段的紫外光；真空紫外光处理模块，用于将所述紫外光进行分光和均匀处理；真空紫外靶标模块，用于提供特征靶标，将所述紫外光转换为具有相应特征的紫外光，并发送至标准紫外成像光谱仪或被校准紫外成像光谱仪；标准紫外成像光谱仪，用于接收靶标模块输出的紫外光并输出标准光辐射功率；控制模块，用于接收所述标准光辐射功率和被校准紫外成像光谱仪输出的光辐射功率，并输出校准结果；本发明提供的真空紫外成像光谱仪校准装置，能够在发射前对真空紫外成像光谱仪进行校准，保证真空紫外成像光谱仪在空间站的正常运行。

Description

真空紫外成像光谱仪校准装置
技术领域
本发明涉及光学测试设备校准技术领域，尤其涉及一种真空紫外成像光谱仪校准装置。
背景技术
真空紫外成像光谱仪的工作谱段刚好为空间物质成分重要的特征谱段，并且能够同时给出探测目标的真空紫外光谱信息和真空紫外图像信息、实现图谱合一，其具有的优势使得真空紫外成像光谱仪在航天技术迅速进步、空间科学研究空前发展的今天成为了世界各国争相关注的焦点，其屡被发射到太空中用以对地球、太阳系乃至整个宇宙进行观测，通过对这些不同天体目标真空紫外辐射强度和变化的观测，反演出多种物质的含量和变化规律，从而为日地空间环境、空间天气、宇宙起源等许多前沿科学研究提供大量的研究资料和可靠数据。
校准测试是真空紫外成像光谱仪发射前的必不可少的重要环节，是衡量产品能否正常应用的关键。然而，这一关键点却尚未的得到应有的重视，导致在运载至太空中后才发现问题，严重影响空间探测计划的正常进行。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
为解决上述问题，本发明提出一种真空紫外成像光谱仪校准装置，能够在发射前对真空紫外成像光谱仪进行校准，保证真空紫外成像光谱仪在空间站的正常运行。
一种真空紫外成像光谱仪校准装置，包括：
真空紫外光源，用于产生不同波段的紫外光；
真空紫外光处理模块，用于将所述紫外光进行分光和均匀处理；
真空紫外靶标模块，用于提供特征靶标，将所述紫外光转换为具有相应特征的紫外光，并发送至标准紫外成像光谱仪或被校准紫外成像光谱仪；
标准紫外成像光谱仪，用于接收靶标模块输出的紫外光并输出标准光辐射功率；
控制模块，用于接收所述标准光辐射功率和被校准紫外成像光谱仪输出的光辐射功率，并输出校准结果。
本发明提供的真空紫外成像光谱仪校准装置，能够在发射前对真空紫外成像光谱仪进行校准，保证真空紫外成像光谱仪在空间站的正常运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的真空紫外成像光谱仪校准装置一种实施例的结构示意图。
图2为本发明提供的真空紫外成像光谱仪校准装置第二种实施例的结构示意图
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
参考图1，本实施例提供一种真空紫外成像光谱仪校准装置，包括：
真空紫外光源101，用于产生不同波段的紫外光；
真空紫外光处理模块102，用于将紫外光进行分光和均匀处理；
真空紫外靶标模块103，用于提供特征靶标，将紫外光转换为具有相应特征的紫外光，并发送至标准紫外成像光谱仪104或被校准紫外成像光谱仪105；
标准紫外成像光谱仪104，用于接收靶标模块输出的紫外光并输出标准光辐射功率；
控制模块106，用于接收所述标准光辐射功率和被校准紫外成像光谱仪输出的光辐射功率，并输出校准结果。
进一步地，参考图2，真空紫外光源101包括氘灯107和氙灯108，氘灯107用于提供120nm-160nm波段的紫外光，氙灯108用于提供160nm-200nm波段的紫外光。
进一步地，校准装置还包括光源切换机构109，氘灯107和氙灯108设置在光源切换机构109上，用于实现氘灯107和氙灯108的切换。
氘灯107和氙灯108作为校准装置的光源，具有高稳定性的特点。
进一步地，真空紫外光处理模块102包括分光模块110和匀光模块111，分光模块110用于将紫外光进行分光处理生成单色光；匀光模块111用于将经分光处理后的紫外光进行匀光处理。
具体地，分光模块110包括真空紫外光栅、相应的扫描旋转机械机构、电机驱动控制机构、光路偏转系统等，用来将入射的真空紫外光分为单色光，以进行光谱特性的校准。
匀光模块111包括紫外漫反射板、紫外漫透射板和模块切换机构，模块切换机构用于实现所述紫外漫反射板和紫外漫透射板切换。
真空紫外漫反射板、真空紫外漫透射板，用来对单色仪出射的真空紫外光辐射进行光均匀化处理，以使得真空紫外靶标模块得到均匀的照明；同时设计模块切换机构，实现真空紫外漫反射板与真空紫外漫透射板之间的相互切换，满足均匀性校准与光谱响应率校准的不同需求。
进一步地，真空紫外靶标模块103包括分辨率靶、方形靶、点阵靶、半圆靶、十字靶以及靶标切换机构，不同特征的靶标生成不同特征的紫外光，靶标切换机构用于实现不同靶标的切换，满足不同参数的校准需求。
进一步地，校准装置还包括真空紫外准直模块112，真空紫外准直模块112包括离轴抛物面反射镜和平面反射镜，离轴抛物面反射镜和平面反射镜配合设置对经真空紫外靶标模块输出的紫外光进行准直处理。
离轴抛物面反射镜和平面反射镜表面经过超光滑表面加工处理，进行真空紫外反射膜系的镀制；用来将特定的靶标准直形成无穷远的目标，满足真空紫外成像光谱仪光谱特性和成像特性高准确度校准的需求。
紫外光由真空紫外光源101发出后经分光模块110分离出所需波长部分，再由匀光模块111作匀光处理后经真空紫外靶标模块103继而经准直模块112进行准直处理后发射给标准紫外成像光谱仪104或被校准紫外成像光谱仪105。
作为一种优选的实施方式，标准紫外成像光谱仪104选用AXUV100G紫外增强型真空紫外探测器，波段范围涵盖120nm～200nm，在真空紫外波段具有良好的输出和线性，用来测量准直模块输出的光辐射功率，以进行真空紫外成像光谱仪光谱响应率的校准，通过NIST进行校准得到标准的光谱响应率数据。
进一步地，校准装置还包括旋转平台113，标准紫外成像光谱仪104和被校准紫外成像光谱仪105设置在旋转平台113上，旋转平台113通过旋转使得标准紫外成像光谱仪或被校准紫外成像光谱仪对准准直模块输出的紫外光，实现标准紫外成像光谱仪104和被校准紫外成像光谱仪105的切换。
进一步地，校准装置还包括用于调整所述旋转平台113与准直模块112之间距离的平移机构114，旋转平台113与平移机构114配合设置，平移机构主要包括平移导轨，通过控制平移导轨，调节被校真空紫外成像光谱仪与光管的距离，满足多参数的校准需求。
进一步地，校准装置还包括真空仓115，匀光模块111、真空紫外靶标模块103、真空紫外准直模块112、旋转平台113、标准紫外成像光谱仪104、被校准紫外成像光谱仪105以及平移机构114置于真空仓115内。
真空仓115满足一定的真空度要求，同时屏蔽红外辐射及可见光辐射等杂光干扰，真空仓外部配有各种接口，实现与抽真空系统、电缆和数据线的连接，用来为真空紫外成像光谱仪的多参数校准提供一个洁净真空环境。
控制模块106包括工业控制计算机、数据采集电路、综合控制器及系统软件等，用来对各个模块进行控制与数据采集，包括对光源的更换、分光模块中光栅的转动、靶标的切换、标准紫外成像光谱仪与被校准紫外成像光谱仪的切换、数据的采集和捕获等，并根据软件中的数学模型进行分析处理，输出参数校准结果，并提供对整个系统的供电。
本发明提供的真空紫外成像光谱仪校准装置，发射前即在地面实验室进行校准，能够及时发现真空紫外成像光谱仪有效载荷设计过程中存在的缺陷，减少其研制过程中的反复，节省研制经费，缩短研制周期，避免影响整体进度的顺利开展；同时，由于该校准针对多参数进行，有效保证了真空紫外成像光谱仪获取数据的准确性，对获取太阳和地球表面等日地空间环境的多光谱图像等均有着重大意义。
虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，包括：
真空紫外光源，用于产生不同波段的紫外光；
真空紫外光处理模块，用于将所述紫外光进行分光和均匀处理；
真空紫外靶标模块，用于提供特征靶标，将所述紫外光转换为具有相应特征的紫外光，并发送至标准紫外成像光谱仪或被校准紫外成像光谱仪；
标准紫外成像光谱仪，用于接收靶标模块输出的紫外光并输出标准光辐射功率；
控制模块，用于接收所述标准光辐射功率和被校准紫外成像光谱仪输出的光辐射功率，并输出校准结果。
2.根据权利要求1所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述真空紫外光源包括氘灯和氙灯，所述氘灯用于提供120nm-160nm波段的紫外光，所述氙灯用于提供160nm-200nm波段的紫外光。
3.根据权利要求2所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括光源切换机构，所述氘灯和氙灯设置在所述光源切换机构上，用于实现所述氘灯和氙灯的切换。
4.根据权利要求1所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述真空紫外光处理模块包括分光模块和匀光模块，所述分光模块用于将所述紫外光进行分光处理生成单色光；所述匀光模块用于将经所述分光处理后的紫外光进行匀光处理。
5.根据权利要求4所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述匀光模块包括紫外漫反射板、紫外漫透射板和模块切换机构，所述模块切换机构用于实现所述紫外漫反射板和紫外漫透射板切换。
6.根据权利要求1所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述真空紫外靶标模块包括分辨率靶、方形靶、点阵靶、半圆靶、十字靶以及靶标切换机构，所述靶标切换机构用于实现不同靶标的切换。
7.根据权利要求1所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括真空紫外准直模块，所述真空紫外准直模块包括离轴抛物面反射镜和平面反射镜，所述离轴抛物面反射镜和平面反射镜配合设置对经真空紫外靶标模块输出的紫外光进行准直处理。
8.根据权利要求7所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括旋转平台，所述标准紫外成像光谱仪和被校准紫外成像光谱仪设置在所述旋转平台上，所述旋转平台通过旋转使得所述标准紫外成像光谱仪或被校准紫外成像光谱仪对准所述准直模块输出的紫外光。
9.根据权利要求8所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括用于调整所述旋转平台与所述准直模块之间距离的平移机构，所述旋转平台与所述平移机构配合设置。
10.根据权利要求9所述的真空紫外成像光谱仪校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括真空仓，所述匀光模块、真空紫外靶标模块、真空紫外准直模块、旋转平台、标准紫外成像光谱仪、被校准紫外成像光谱仪以及平移机构置于所述真空仓内。
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