CN113916386B - 一种基于气体电离室的真空紫外波长校准装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于气体电离室的真空紫外波长校准装置，包括：真空紫外光源为气体放电光源，前端窗口为氟化镁窗口，用来提供覆盖120nm～200nm波段范围的光谱能量；真空紫外单色分光系统包括入射狭缝、分光光栅、出射狭缝，真空紫外光源的光经入射狭缝进入，经分光光栅分光形成单色光，经出射狭缝出射；真空紫外准直系统包括多片光学镜片，使得真空紫外准直系统的焦面位置与真空紫外单色分光系统的出射狭缝位置重合，对真空紫外单色分光系统的出射光进行准直，形成平行光出射；真空紫外漫射系统为长方形，铝基底材料进行打磨制成，其表面为漫反射表面；真空紫外切换机构为圆形转台或平移导轨，可将漫射系统移入移出。
Description
技术领域
本发明涉及光学测试技术领域，特别涉及一种基于气体电离室的真空紫外波长校准装置。
背景技术
真空紫外空间载荷在我国深空探测、远程精确打击等技术领域得到广泛应用，为国家气象预测、军事计划等重大工程服务。在真空紫外空间载荷的地面标定及实时校准中，包括真空紫外成像光谱仪、真空紫外光谱辐射计、电离层光度计等，都需要对其波长准确度进行校准，波长准确度直接关系到测量数据的反演精度。目前国内尚无针对真空紫外波段的波长校准装置，无法保障我国真空紫外空间载荷的计量校准需求。
真空紫外波长准确度，直接决定着真空紫外空间载荷的校准及标定精度，因此对其进行精确测量具有重要的应用意义。现有测量方法无法满足120nm～200nm波段的真空紫外波长校准要求，而120nm～200nm波段是现阶段及今后应用的主要波段，对该波段进行波长校准变得尤为重要。
发明内容
为解决现有测量方法无法满足120nm～200nm波段的真空紫外波长校准要求的问题，本发明提出了一种基于气体电离室的真空紫外波长校准装置。
一种基于气体电离室的真空紫外波长校准装置，包括：真空紫外光源，真空紫外单色分光系统，真空紫外准直系统，真空紫外漫射系统，真空紫外切换机构，气体电离室；真空紫外光源为气体放电光源，前端窗口为氟化镁窗口，用来提供覆盖120nm～200nm波段范围的光谱能量；真空紫外单色分光系统包括入射狭缝、分光光栅、出射狭缝，真空紫外光源的光经入射狭缝进入，经分光光栅分光形成单色光，经出射狭缝出射；真空紫外准直系统包括多片光学镜片，使得真空紫外准直系统的焦面位置与真空紫外单色分光系统的出射狭缝位置重合，对真空紫外单色分光系统的出射光进行准直，形成平行光出射；真空紫外漫射系统为长方形，铝基底材料进行打磨制成，其表面为漫反射表面；真空紫外切换机构为圆形转台或平移导轨，可将漫射系统移入移出。
进一步，所述的真空紫外光源发光点为圆点，外壳为圆柱形。
进一步，所述的真空紫外单色分光系统利用光栅的衍射效应对真空紫外光源的复合光进行分光，得到准单色光输出，波长准确度优于0.1nm，并适应真空度≤1×10-3Pa的环境条件。
进一步，所述的真空紫外准直系统包括2片光学镜片。
进一步，所述的真空紫外准直系统对经过真空紫外单色分光系统出射的准单色光进行准直出射，形成直径为60mm～80mm的平行光束，满足真空紫外空间载荷的孔径要求，并适应真空度≤1×10-3Pa的环境条件。
进一步，所述的真空紫外漫射系统对真空紫外准直系统出射的准直光束进行均匀处理，得到近似朗伯体的漫射面进行出射。
进一步，所述的真空紫外切换机构带动真空紫外漫射系统切入/切出光路，在进行波长校准前，切出光路，利用气体电离室对真空紫外单色分光系统进行波长校准；然后切入光路，利用真空紫外漫射系统形成均匀漫射面，对被测空间载荷进行波长校准。
进一步，所述的气体电离室选用氩气、氪气、氦气、氙气的电离波长，氩气78.98nm(15.7eV)，氪气13.05nm(95.0eV)、氦气57.40nm(21.6eV)、氙气102.48nm(12.1eV)，对真空紫外单色分光系统出射光的波长进行拟合，通过线性插值的方法，实现波长准确度校准。
采用本发明的一种基于气体电离室的真空紫外波长校准装置对发射前的真空紫外真空间载荷在地面实验室进行校准，能够及时发现真空紫外空间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；同时有效保证了真空紫外空间载荷获取数据的准确性，对获取太阳和地球表面等日地空间环境的光谱信息等均有着重大意义。
附图说明
图1为本发明组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
一种基于气体电离室的真空紫外波长校准装置，如图1所示，包括：真空紫外光源1，真空紫外单色分光系统2，真空紫外准直系统3，真空紫外漫射系统4，真空紫外切换机构5，气体电离室6。
真空紫外光源1为气体放电光源，前端窗口为氟化镁窗口，用来提供覆盖120nm～200nm波段范围的光谱能量。真空紫外光源1发光点为圆点，外壳为圆柱形。
真空紫外单色分光系统2包括入射狭缝7、分光光栅8、出射狭缝9，真空紫外光源1的光经入射狭缝7进入，经分光光栅8分光形成单色光，经出射狭缝9出射。
真空紫外准直系统3包括多片光学镜片，使得真空紫外准直系统3的焦面位置与真空紫外单色分光系统2的出射狭缝9位置重合，对真空紫外单色分光系统2的出射光进行准直，形成平行光出射。优选，真空紫外准直系统3包括2片光学镜片。
真空紫外漫射系统4为长方形，铝基底材料进行打磨制成，其表面为漫反射表面。
真空紫外切换机构5为圆形转台或平移导轨，可将漫射系统4移入移出。
真空紫外单色分光系统2利用光栅的衍射效应对真空紫外光源1的复合光进行分光，得到准单色光输出，波长准确度优于0.1nm，并适应真空度≤1×10-3Pa的环境条件；真空紫外准直系统3焦面位置与真空紫外单色分光系统2的出射狭缝9位置重合，利用光学系统的基本原理对经过真空紫外单色分光系统2出射的准单色光进行准直出射，形成直径为60mm～80mm的平行光束，满足真空紫外空间载荷的孔径要求，并适应真空度≤1×10-3Pa的环境条件；真空紫外漫射系统4对真空紫外准直系统3出射的准直光束进行均匀处理，得到近似朗伯体的漫射面进行出射，消除非漫射面存在的镜面反射问题，进而消除光线入射角度对波长校准的影响；真空紫外切换机构5带动真空紫外漫射系统4切入/切出光路，在进行波长校准前，切出光路，利用气体电离室6对真空紫外单色分光系统2进行波长校准；然后切入光路，利用真空紫外漫射系统4形成均匀漫射面，对被测空间载荷进行波长校准；气体电离室6的物理原理是提供特定波长作为波长标准，进而实现波长校准。根据气体电离室6的电离波长及校准波段范围，选用氩气、氪气、氦气、氙气的电离波长，氩气78.98nm(15.7eV)，氪气13.05nm(95.0eV)、氦气57.40nm(21.6eV)、氙气102.48nm(12.1eV)，对真空紫外单色分光系统2出射光的波长进行拟合，通过线性插值的方法，实现波长准确度校准。
Claims (8)
1.一种基于气体电离室(6)的真空紫外波长校准装置，其特征是包括：真空紫外光源(1)，真空紫外单色分光系统(2)，真空紫外准直系统(3)，真空紫外漫射系统(4)，真空紫外切换机构(5)，气体电离室(6)；真空紫外光源(1)为气体放电光源，前端窗口为氟化镁窗口，用来提供覆盖120nm～200nm波段范围的光谱能量；真空紫外单色分光系统(2)包括入射狭缝(7)、分光光栅(8)、出射狭缝(9)，真空紫外光源(1)的光经入射狭缝(7)进入，经分光光栅(8)分光形成单色光，经出射狭缝(9)出射；真空紫外准直系统(3)包括多片光学镜片，使得真空紫外准直系统(3)的焦面位置与真空紫外单色分光系统(2)的出射狭缝(9)位置重合，对真空紫外单色分光系统(2)的出射光进行准直，形成平行光出射；真空紫外漫射系统(4)为长方形，铝基底材料进行打磨制成，其表面为漫反射表面；真空紫外切换机构(5)为圆形转台或平移导轨，可将漫射系统移入移出。
2.如权利要求1所述的真空紫外波长校准装置，其特征是所述的真空紫外光源(1)发光点为圆点，外壳为圆柱形。
3.如权利要求1所述的真空紫外波长校准装置，其特征是所述的真空紫外单色分光系统(2)利用光栅的衍射效应对真空紫外光源(1)的复合光进行分光，得到准单色光输出，波长准确度优于0.1nm，并适应真空度≤1×10-3Pa的环境条件。
4.如权利要求1所述的真空紫外波长校准装置，其特征是所述的真空紫外准直系统(3)包括2片光学镜片。
5.如权利要求1或4所述的真空紫外波长校准装置，其特征是所述的真空紫外准直系统(3)对经过真空紫外单色分光系统(2)出射的准单色光进行准直出射，形成直径为60mm～80mm的平行光束，满足真空紫外空间载荷的孔径要求，并适应真空度≤1×10-3Pa的环境条件。
6.如权利要求1所述的真空紫外波长校准装置，其特征是所述的真空紫外漫射系统(4)对真空紫外准直系统(3)出射的准直光束进行均匀处理，得到近似朗伯体的漫射面进行出射。
7.如权利要求1所述的真空紫外波长校准装置，其特征是所述的真空紫外切换机构(5)带动真空紫外漫射系统(4)切入/切出光路，在进行波长校准前，切出光路，利用气体电离室(6)对真空紫外单色分光系统(2)进行波长校准；然后切入光路，利用真空紫外漫射系统(4)形成均匀漫射面，对被测空间载荷进行波长校准。
8.如权利要求1所述的真空紫外波长校准装置，其特征是所述的气体电离室(6)选用氩气、氪气、氦气、氙气的电离波长，氩气78.98nm(15.7eV)，氪气13.05nm(95.0eV)、氦气57.40nm(21.6eV)、氙气102.48nm(12.1eV)，对真空紫外单色分光系统(2)出射光的波长进行拟合，通过线性插值的方法，实现波长准确度校准。
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