大视场超光谱成像差分吸收光谱仪光谱定标装置的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——大视场超光谱成像差分吸收光谱仪光谱定标装置。该专利由中国科学院合肥物质科学研究院申请，并于2017年7月25日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及环境监测领域，具体是一种大视场超光谱成像差分吸收光谱仪光谱定标装置。

发明背景

大视场超光谱成像差分吸收光谱仪通过测量大气、地表的紫外、可见散射光谱、并利用痕量气体在紫外、可见波段的“指纹”吸收、采用差分吸收光谱算法获取大气痕量气体浓度。该载荷采用面阵探测器推扫方式工作，拥有114度大视场，在轨道705km时地面幅宽可达2600km。载荷获取紫外、可见波段的光谱信息，其光谱定标精度决定着载荷最终的数据反演精度。

目前采用元素灯与转台相结合的方式进行光谱定标。现定标装置存在的主要问题为：1、定标所需时间较长。目前的装置一次扫描约覆盖0 .5度视场，如需完成114度视场，需进行228次测试。2、大视场旋转会造成入瞳光线偏移，给定标带来偏差。

发明内容

本发明的目的是提供一种大视场超光谱成像差分吸收光谱仪光谱定标装置，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：大视场超光谱成像差分吸收光谱仪光谱定标装置，其特征在于：包括积分球球体，积分球球体一侧开有窗孔，积分球球体内壁均匀安装有多个光源，积分球球体内壁还设置有作为反射面的石英漫反射板，由积分球球体、石英漫反射板、光源构成石英漫反射板积分球，位于石英漫反射板积分球外对应窗孔位置设置有监视用望远镜、与监视用望远镜通过光纤连接的监视用光谱仪，所述监视用望远镜的接收端对准积分球球体窗孔，位于石英漫反射板积分球外对应窗孔位置还转动安装有旋转平台，旋转平台上设置有大视场超光谱成像差分吸收光谱仪。

本发明工作原理为：将元素灯（汞氩灯2、PtCrNe空心阴极灯3各20盏）均匀的安装在石英漫反射板积分球1内，各盏灯均可以独立工作。利用旋转平台7带动大视场超光谱成像差分吸收光谱仪8旋转，3次测量可完成全视场光谱定标测试同时，利用4监视用望远镜4、光纤5、监视用光谱仪6组成的监视组件对积分球提供的光信息进行实时监测，作为标准源。

所述的大视场超光谱成像差分吸收光谱仪光谱定标装置，其特征在于：所述光源为多个汞氩灯和多个PtCrNe空心阴极灯，多个汞氩灯和多个PtCrNe空心阴极灯分别均匀分布在积分球球体内的发射面上。所述石英漫反射板由石英玻璃经过石英喷砂、反面镀膜制备在积分球球体内壁上。

本发明的主要特点在于：发明基于积分球、元素灯的光谱定标装置，为载荷光谱定标提供大面积、均匀的定标光源；发明石英漫反射板积分球，该积分球内表面由石英漫反射板组成。

积分球具有可提供大面积、均匀光输出的特性，将光谱定标用元素灯与积分球相结合，可为光谱定标提供覆盖较大视场的定标光源（约覆盖40度）。积分球中作为反射的内表面一般采用聚四氟乙烯材料，该材料在用作常规的辐射定标时没有问题，但是在用作光谱定标时，由于聚四氟乙烯材料自身影响会给光谱带来结构，影响光谱定标精度。因此，发明了基于石英满分板的积分球，利用石英漫反射板作为反射面，减少由于材料自身特性给定标造成的影响，该石英漫反射板由石英玻璃经过石英喷砂（时间3-5min ，100-200目金刚砂，气压0 .6-0 .8Mpa）、反面镀膜等工艺制备完成。

本发明解决了目前大视场超光谱成像差分吸收光谱仪光谱定标中存在的问题，提高了光谱定标效率和精度。