專利名稱：空間環(huán)境模擬用遠(yuǎn)紫外源輻照度的間接測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輻照度測(cè)量領(lǐng)域，具體來說，涉及一種用于空間環(huán)境模 擬的遠(yuǎn)紫外輻照度的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
目前響應(yīng)范圍處于遠(yuǎn)紫外波段的探測(cè)器十分有限，并且其響應(yīng)曲線 不很平坦，所以導(dǎo)致對(duì)這一波段的光信號(hào)的總能量不能等效成該探測(cè)器 的光電流信號(hào)輸出。因此直接利用探測(cè)器進(jìn)行遠(yuǎn)紫外輻照度的測(cè)量幾乎 是不可能的。
此外，現(xiàn)在的空間輻照領(lǐng)域，輻照度水平的確定一般是根據(jù)輻照源 生產(chǎn)廠商提供的數(shù)據(jù)大致計(jì)算光斑范圍內(nèi)的平均輻照度，但是由于一般 的光源輻照都存在不均勻性，同時(shí)每個(gè)光源的參數(shù)都存在一定的分散性， 所以這種測(cè)量結(jié)果顯然不夠準(zhǔn)確，也不能滿足日益增長(zhǎng)的試驗(yàn)準(zhǔn)確性要 求。
目前，國(guó)外對(duì)遠(yuǎn)紫外波段的研究工作開展得較早，其中德國(guó)的PTB， 美國(guó)的NIST都進(jìn)行了一些光源輻亮度的測(cè)量以及一些探測(cè)器的標(biāo)定工 作。但是在輻照度的測(cè)量方面未見相關(guān)的報(bào)導(dǎo)。國(guó)內(nèi)對(duì)遠(yuǎn)紫外的研究工 作主要集中于光源輻亮度的測(cè)量，在計(jì)量院和國(guó)家同步輻射試驗(yàn)室的共 同努力下利用同步輻射方法測(cè)量遠(yuǎn)紫外輻亮度的技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到世界 先進(jìn)水平，但是國(guó)內(nèi)針對(duì)遠(yuǎn)紫外的輻照度測(cè)量，尤其是針對(duì)被輻照光斑 的詳細(xì)分布來獲得輻照度還沒有成功測(cè)量的記錄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種空間環(huán)境模擬用的遠(yuǎn)紫外源輻照度測(cè) 量方法，該方法能夠利用現(xiàn)有的設(shè)備較準(zhǔn)確地確定輻照度數(shù)值和其在光 斑內(nèi)的詳細(xì)分布。從而大幅度提高遠(yuǎn)紫外輻照試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案 本發(fā)明的測(cè)量空間環(huán)境模擬用的遠(yuǎn)紫外源輻照度的方法，包括以下 步驟先確定被測(cè)輻照源所產(chǎn)生的光斑內(nèi)的最強(qiáng)方向上的光譜輻亮度； 測(cè)量光斑內(nèi)輻照度最強(qiáng)點(diǎn)處的微電流并根據(jù)所述光譜輻亮度計(jì)算出該點(diǎn) 處單一波長(zhǎng)下的光譜輻照度；通過積分求出總波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜輻照度 作為參照輻照度；測(cè)量光斑內(nèi)其它位置的微電流并根據(jù)電流和輻照度的 正比關(guān)系得出其它位置的輻照度。
上述方法中，具體包括以下歩驟
1) 確定被測(cè)輻照源在靶臺(tái)上所產(chǎn)生的光斑內(nèi)的光源最強(qiáng)方向，并測(cè) 試最強(qiáng)方向上的光譜輻亮度丄(A)，義為波長(zhǎng)；
2) 在所述光斑內(nèi)移動(dòng)遠(yuǎn)紫外探測(cè)器，找到輻照度最強(qiáng)點(diǎn)作為參照點(diǎn)， 設(shè)此處的微電流計(jì)讀數(shù)為z。，根據(jù)下式(1)結(jié)合步驟1)中的光譜輻亮
度丄(;i)，可以求出該點(diǎn)單一波長(zhǎng)下的光譜輻照度，作為參照輻照度；
r ,，、 丄(/l)'v4.cose-coso; ,，、 A0(/L) =-^-
其中，五。(A)——參照點(diǎn)的光譜輻照度；^——光源發(fā)光面的面積； ——光源在最強(qiáng)方向上的輻亮度；0——發(fā)光面的法線與最強(qiáng)輻射方
向的夾角；《——參照點(diǎn)處靶臺(tái)的法線與最強(qiáng)輻射方向的夾角；/——發(fā)
光點(diǎn)到參照點(diǎn)的距離；
3) 通過下式(2)得到參照點(diǎn)處的遠(yuǎn)紫外參照輻照度&，五。=〖2五。,;i (2)
其中，A和^為遠(yuǎn)紫外光波長(zhǎng)的上下限；
4) 移動(dòng)遠(yuǎn)紫外探測(cè)器到光斑內(nèi)的其他位置，設(shè)測(cè)量處的微電流計(jì)讀 數(shù)為"，根據(jù)下式(3)的比例關(guān)系就可以獲得當(dāng)前探測(cè)器位置上的輻照
度數(shù)值g;
U (3)
5) 將遠(yuǎn)紫外探測(cè)器在整個(gè)光斑范圍內(nèi)移動(dòng)，記下各個(gè)位置的微電流 計(jì)的讀數(shù)，再利用上述式(3)的比例關(guān)系就可以得出整個(gè)光斑上的輻照 度數(shù)據(jù)。
其中，所述輻亮度的測(cè)量可以通過與預(yù)先標(biāo)定好的光源進(jìn)行比較的 方法進(jìn)行，也可以是由同步輻射的方法進(jìn)行。
本發(fā)明的測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)在于，該測(cè)量方法在國(guó)內(nèi)空間環(huán)境模擬試 驗(yàn)中的應(yīng)用，能夠克服目前遠(yuǎn)紫外輻照度測(cè)量準(zhǔn)確性的不足，并能夠改 善空間環(huán)境模擬試驗(yàn)的合理性，同時(shí)進(jìn)一步提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，從 而更有效地為航天器設(shè)計(jì)提供參考。此外，該方法能夠有效克服測(cè)量設(shè) 備的弱點(diǎn)，利用現(xiàn)有的測(cè)試手段，通過全新的測(cè)量方法達(dá)到詳細(xì)確定耙 臺(tái)上輻照度的目的。該方法具有操作簡(jiǎn)便，測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)單，測(cè)量成本低 廉的優(yōu)點(diǎn)。該方法可以被廣泛應(yīng)用于空間環(huán)境模擬用遠(yuǎn)紫外源的輻照度


圖1為本發(fā)明的輻照度測(cè)量的示意圖。
其中，1、被測(cè)輻照源；2、光斑；3、遠(yuǎn)紫外探測(cè)器；4、微電流計(jì)。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的測(cè)試方法作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。 參照附圖l，其中被測(cè)輻照光源l發(fā)出的遠(yuǎn)紫外光在靶臺(tái)(未示出)
上形成圓形光斑2，遠(yuǎn)紫外探測(cè)器3可在光斑2內(nèi)移動(dòng)并電連接到微電流 計(jì)4上，微電流計(jì)4可測(cè)量讀出微電流。
首先對(duì)被測(cè)輻照源進(jìn)行遠(yuǎn)紫外輻亮度測(cè)量，確定在最強(qiáng)方向上的光 譜輻亮度數(shù)值丄(;i)， A為波長(zhǎng)。測(cè)量可以通過與預(yù)先標(biāo)定好的光源進(jìn)行比 較的方法進(jìn)行，也可以是由同步輻射的計(jì)量方法進(jìn)行。
輻照度測(cè)量如圖1所示，被測(cè)輻照源1在靶臺(tái)上產(chǎn)生光斑2，在該光 斑內(nèi)移動(dòng)遠(yuǎn)紫外探測(cè)器3，找到輻照度最強(qiáng)點(diǎn)作為參照點(diǎn)，設(shè)此處的微電 流計(jì)4讀數(shù)為/。，根據(jù)以下公式可以求出該點(diǎn)的光譜輻照度，記為參照光
譜輻照度
。,，、 丄(/l).丄cose.cosa ,，、 ■fe0(A) =-^- 、U
其中，E。(義)——參照點(diǎn)的光譜輻照度
^——光源發(fā)光面的面積
Z(義)——光源在最強(qiáng)方向上的輻亮度
6——發(fā)光面的法線與最強(qiáng)輻射方向的夾角
——參照點(diǎn)處靶臺(tái)的法線與最強(qiáng)輻射方向的夾角
/——發(fā)光點(diǎn)到參照點(diǎn)的距離 代入光譜輻亮度測(cè)量結(jié)果丄(A)，可以得到參照點(diǎn)上的光譜輻照度， 再利用下式求取遠(yuǎn)紫外參照輻照度五。
五?！段?。(解 (2) 其中，A和^為遠(yuǎn)紫外光波長(zhǎng)的上下限。如圖i所示，再將遠(yuǎn)紫外探測(cè)器3放置與光斑上的其他位置，設(shè)此時(shí)的微電流計(jì)讀數(shù)為,，。根據(jù)微
電流與輻照度之間的正比關(guān)系由如下公式(3)就可以獲得當(dāng)前探測(cè)器位
置上的輻照度數(shù)值A(chǔ)
i = & (3)
利用遠(yuǎn)紫外探測(cè)器3在整個(gè)光斑2范圍內(nèi)移動(dòng)，記下各個(gè)位置的微 電流計(jì)4的讀數(shù)，并利用前面的方法就可以得出整個(gè)光斑2上的輻照度 數(shù)據(jù)。
盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng) 該指明的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以依據(jù)本發(fā)明的精神對(duì)上述實(shí)施方式 進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用在未超出說明書及附圖 所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)量空間環(huán)境模擬用的遠(yuǎn)紫外源輻照度的方法，包括以下步驟先確定被測(cè)輻照源所產(chǎn)生的光斑內(nèi)的最強(qiáng)方向上的光譜輻亮度；測(cè)量光斑內(nèi)輻照度最強(qiáng)點(diǎn)處的微電流并根據(jù)所述光譜輻亮度計(jì)算出該點(diǎn)處單一波長(zhǎng)下的光譜輻照度；通過積分求出總波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜輻照度作為參照輻照度；測(cè)量光斑內(nèi)其它位置的微電流并根據(jù)電流和輻照度的正比關(guān)系得出其它位置的輻照度。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中具體包括以下步驟1) 確定被測(cè)輻照源在靶臺(tái)上所產(chǎn)生的光斑內(nèi)的光源最強(qiáng)方向，并測(cè) 試最強(qiáng)方向上的光譜輻亮度丄(A)， A為波長(zhǎng)；2) 在所述光斑內(nèi)移動(dòng)遠(yuǎn)紫外探測(cè)器，找到輻照度最強(qiáng)點(diǎn)作為參照點(diǎn)， 設(shè)此處的微電流計(jì)讀數(shù)為/。，根據(jù)下式(1)結(jié)合步驟1)中的光譜輻亮度Z(A)，可以求出該點(diǎn)單一波長(zhǎng)下的光譜輻照度，作為參照輻照度； ^ "、 丄(義)，yl-cos6^cosaA0(A)=-^- 、"其中，￡。(A)——參照點(diǎn)的光譜輻照度；^——光源發(fā)光面的面積； ——光源在最強(qiáng)方向上的輻亮度；^——發(fā)光面的法線與最強(qiáng)輻射方向的夾角；"——參照點(diǎn)處靶臺(tái)的法線與最強(qiáng)輻射方向的夾角；/——發(fā)光點(diǎn)到參照點(diǎn)的距離；3) 通過下式(2)得到參照點(diǎn)處的遠(yuǎn)紫外參照輻照度五。，￡0 (2) 其中，A和^為遠(yuǎn)紫外光波長(zhǎng)的上下限；4) 移動(dòng)遠(yuǎn)紫外探測(cè)器到光斑內(nèi)的其他位置，設(shè)測(cè)量處的微電流計(jì)讀 數(shù)為"，根據(jù)下式(3)的比例關(guān)系就可以獲得當(dāng)前探測(cè)器位置上的輻照度數(shù)值^;<formula>formula see original document page 3</formula> (3) 5)將遠(yuǎn)紫外探測(cè)器在整個(gè)光斑范圍內(nèi)移動(dòng)，記下各個(gè)位置的微電流計(jì)的 讀數(shù)，再利用上述式(3)的比例關(guān)系就可以得出整個(gè)光斑上的輻照度數(shù) 據(jù)。
3、如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述輻亮度的測(cè)量可以通過與預(yù) 先標(biāo)定好的光源進(jìn)行比較的方法進(jìn)行，也可以是由同步輻射的計(jì)量方法 進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了測(cè)量空間環(huán)境模擬用的遠(yuǎn)紫外源輻照度的方法，包括以下步驟先確定被測(cè)輻照源所產(chǎn)生的光斑內(nèi)的最強(qiáng)方向上的光譜輻亮度；測(cè)量光斑內(nèi)輻照度最強(qiáng)點(diǎn)處的微電流并根據(jù)所述光譜輻亮度計(jì)算出該點(diǎn)處單一波長(zhǎng)下的光譜輻照度；通過積分求出總波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜輻照度作為參照輻照度；測(cè)量光斑內(nèi)其它位置的微電流并根據(jù)電流和輻照度的正比關(guān)系得出其它位置的輻照度。本發(fā)明的測(cè)試方法具有操作簡(jiǎn)便，測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)單，測(cè)量成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該方法可以被廣泛應(yīng)用于空間環(huán)境模擬用遠(yuǎn)紫外源的輻照度測(cè)量中。
文檔編號(hào)G01J1/42GK101451884SQ200710195520
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者丁義剛, 馮偉泉, 劉宇明, 曹大朋, 雪 趙, 鄭慧奇 申請(qǐng)人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所