低温辐射计的宽谱段综合比对实验研究

Cryogenic radiometer has the highest radiometric accuracy currently available for absolute optical radiation standard, their uncertainty at 0.01% level can only be accredited by means of intercomparison. Chinese cryogenic radiometers used in various research fields face common difficulties of capability confirmation and efficient application due to insufficient intercomparison study and experimental data support. We propose a comprehensive study on experimental intercomparison between cryogenic radiometers, and between cryogenic radiometers and synchrotron radiation. A new designed vacuum calibration chamber will be used to overcome the problem of window transmittance measurement in wide spectrum. Transfer dectectors with trap configuration will be fabricated for three spectrum and their seven radiometric properties will be measured. We will explore new experimental techniques for ultraviolet spectrum intercomparison between radiometric standards with different working principle. Intercomparison uncertainty is expected better than 0.5% and 0.05% at 200-400nm and 400-2500nm spectrum respectively. This study will provide fundamental experiment data for establishment and accuracy evaluation of new generation raiometric standards, and facilitate applications of cryogenic radiometers and synchrotron radiation in fields of space remote sensing, climate change monitoring and new ultraviolet light source development.

低温辐射计是目前准确度最高的绝对光辐射基准设备，其0.01%量级的不确定度水平只能通过相互比对予以确认。由于缺乏系统性的比对研究和比对实验数据支持, 我国多个研究领域的低温辐射计系统面临着能力认可和有效应用的共性难题。本项目开展低温辐射计之间以及低温辐射计与同步辐射的综合比对实验研究，采用新型真空仓定标光路解决低温辐射计窗口的宽谱段透过率测量难题，研究三种谱段陷阱型传递探测器的设计和七种关键特性测试实验技术，探索紫外谱段不同工作体制辐射基准的量值相互溯源新技术途径，实现200-400nm和400-2500nm谱段的比对联合不确定度分别优于0.5%和0.05%，为建立和应用新一代辐射基准提供准确度评估的基础性实验数据支持，为低温辐射计和同步辐射在空间遥感、气候变化监测和紫外新型光源等领域的应用提供宽谱段和高精度的绝对辐射量值溯源基础。

低温辐射计是目前准确度最高的绝对光辐射基准设备，其0.01%量级的不确定度水平只能通过相互比对予以确认。由于缺乏系统性的比对研究和比对实验数据支持，我国多个研究领域的低温辐射计系统面临着能力认可和有效应用的共性难题，本项目开展了低温辐射计之间以及低温辐射计与同步辐射的综合比对实验研究。. 项目组分析了低温绝对辐射计传统定标过程中的不确定度来源，针对布儒斯特窗口在重复拆卸及透过率测量过程中引入的较大不确定度，提出了一种Y型的低温绝对辐射计宽谱段定标光路。低温绝对辐射计和传递探测器分别安装于Y型支路的一端，通过分时切换进入定标光路，实现传递探测器相对于低温绝对辐射计的绝对光谱响应度定标，在国内首次实现了低温绝对辐射计的光路升级改造。Y型光路避免了每个波长定标结束后布儒斯特窗口的拆卸测量，消除了窗口引入的不确定度，并且显著地减少了定标工作量。. 分别以Si、InGaAs和红外扩展InGaAs作为光敏元件，完成了紫外~短波红外波段光陷阱式和积分球前置式传递探测器的研制工作，并对各波段探测器的性能进行了评估。以单波长激光器作为光源，使用低温绝对辐射计Y型定标光路对所研制的探测器进行了绝对光谱响应度的定标。结果显示，在632.8 nm波段，Si 陷阱探测器的绝对光谱响应度定标的合成不确定度为0.025%，在1064 nm波段，绝对光谱响应度定标的合成不确定度为0.027%；InGaAs陷阱探测器在1064 nm波段传递探测器的定标合成不确定度为0.04%。. 探索了紫外谱段不同工作体制辐射基准的量值相互溯源新技术途径，实现低温辐射计与同步辐射在200 nm ~400 nm谱段的联合比对实验。. 项目总结的比对实验流程、测量不确定度评估方法以及所得结论，为进一步发展基于探测器的实验室定标技术提供了直接的技术参考，为建立和应用新一代辐射基准提供准确度评估的基础性实验数据支持，为低温辐射计和同步辐射在空间遥感、气候变化监测和紫外新型光源等领域的应用提供宽谱段和高精度的绝对辐射量值溯源基础。