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臭氧垂直分布探测仪紫外光谱辐射传输特性与定标的研究

刘颖  
【摘要】: 本论文首先对用于大气臭氧含量探测的空间太阳紫外光谱仪器的发 展进行了概述和比较。其次简要介绍了反演大气臭氧含量的物理模型; 并利用LOWTRAN7软件模拟计算了不同入射和接收条件下,空间太阳 大气辐射物理量(太阳直射光谱辐照度和大气后向散射的太阳光谱辐亮 度)。第三章中简要介绍了紫外臭氧垂直分布探测仪的结构、工作原理, 在此基础上,建立了一系列相应的测量装置,深入细致地研究了仪器关 键元件的光学特性,主要包括(1)用于仪器光谱辐射测量和光谱辐射定标 的紫外-真空紫外波段材料漫反射特性的研究;(2)利用矩阵光学的方法, 对石英消偏器的消偏特性进行了数值模拟计算,研究了石英消偏器的消 偏原理;为验证石英消偏器的消偏特性,研究了氟化锂偏振器紫外-真空 紫外波段的偏振特性,然后利用氟化锂偏振器产生的紫外-真空紫外偏振 辐射对石英消偏器的消偏特性进行了实验研究,线偏振光经石英消偏器 后的残余偏振度小于1%,满足仪器的工作要求;(3)根据光学薄膜的电 磁场理论,数值计算分析了氟化镁膜厚度对铝+氟化镁膜的反射及偏振 特性的影响,制备出满足仪器要求的铝+氟化镁膜,并且利用氟化锂偏 振器对铝+氟化镁膜的反射及偏振特性进行了实验研究;(4)实验研究了 紫外-真空紫外波段全息光栅绝对效率的偏振特性。在此基础上,研究了 紫外臭氧垂直分布探测仪整机的光谱辐射传输特性,估算了探测器接收 到的光谱辐射通量及其阳极输出。第四章研究了紫外臭氧垂直分布探测 仪的光谱辐射定标。首先研究了紫外-真空紫外波段两种光谱辐射标准的 比对,然后利用由此建立的光谱辐射标准,采用标准光源法对紫外臭氧 垂直分布探测仪进行了高精度光谱辐射定标,确定了仪器160-400nm的 光谱辐照度响应度和250-400nm的光谱辐亮度响应度,分析了紫外臭氧 垂直分布探测仪辐射定标的不确定因素。最后,对紫外臭氧垂直分布探 测仪光谱辐射传输特性及其光谱辐射定标工作进行了总结,并对大气臭 氧探测仪器以及紫外-真空紫外空间遥感仪器的发展前景作出了展望。


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