專利名稱：空間環境模擬用遠紫外源輻照度的間接測量方法
技術領域：
本發明屬于輻照度測量領域，具體來說，涉及一種用于空間環境模 擬的遠紫外輻照度的測量方法。
背景技術：
目前響應范圍處于遠紫外波段的探測器十分有限，并且其響應曲線 不很平坦，所以導致對這一波段的光信號的總能量不能等效成該探測器 的光電流信號輸出。因此直接利用探測器進行遠紫外輻照度的測量幾乎 是不可能的。
此外，現在的空間輻照領域，輻照度水平的確定一般是根據輻照源 生產廠商提供的數據大致計算光斑范圍內的平均輻照度，但是由于一般 的光源輻照都存在不均勻性，同時每個光源的參數都存在一定的分散性， 所以這種測量結果顯然不夠準確，也不能滿足日益增長的試驗準確性要 求。
目前，國外對遠紫外波段的研究工作開展得較早，其中德國的PTB， 美國的NIST都進行了一些光源輻亮度的測量以及一些探測器的標定工 作。但是在輻照度的測量方面未見相關的報導。國內對遠紫外的研究工 作主要集中于光源輻亮度的測量，在計量院和國家同步輻射試驗室的共 同努力下利用同步輻射方法測量遠紫外輻亮度的技術水平已經達到世界 先進水平，但是國內針對遠紫外的輻照度測量，尤其是針對被輻照光斑 的詳細分布來獲得輻照度還沒有成功測量的記錄。
發明內容
本發明的目的在于提供一種空間環境模擬用的遠紫外源輻照度測 量方法，該方法能夠利用現有的設備較準確地確定輻照度數值和其在光 斑內的詳細分布。從而大幅度提高遠紫外輻照試驗的準確性。 為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案 本發明的測量空間環境模擬用的遠紫外源輻照度的方法，包括以下 步驟先確定被測輻照源所產生的光斑內的最強方向上的光譜輻亮度； 測量光斑內輻照度最強點處的微電流并根據所述光譜輻亮度計算出該點 處單一波長下的光譜輻照度；通過積分求出總波長范圍內的光譜輻照度 作為參照輻照度；測量光斑內其它位置的微電流并根據電流和輻照度的 正比關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) 確定被測輻照源在靶臺上所產生的光斑內的光源最強方向，并測 試最強方向上的光譜輻亮度丄(A)，義為波長；
2) 在所述光斑內移動遠紫外探測器，找到輻照度最強點作為參照點， 設此處的微電流計讀數為z。，根據下式(1)結合步驟1)中的光譜輻亮
度丄(;i)，可以求出該點單一波長下的光譜輻照度，作為參照輻照度；
r ,，、 丄(/l)'v4.cose-coso; ,，、 A0(/L) =-^-
其中，五。(A)——參照點的光譜輻照度；^——光源發光面的面積； ——光源在最強方向上的輻亮度；0——發光面的法線與最強輻射方
向的夾角；《——參照點處靶臺的法線與最強輻射方向的夾角；/——發
光點到參照點的距離；
3) 通過下式(2)得到參照點處的遠紫外參照輻照度&，五。=〖2五。,;i (2)
其中，A和^為遠紫外光波長的上下限；
4) 移動遠紫外探測器到光斑內的其他位置，設測量處的微電流計讀 數為"，根據下式(3)的比例關系就可以獲得當前探測器位置上的輻照
度數值g;
U (3)
5) 將遠紫外探測器在整個光斑范圍內移動，記下各個位置的微電流 計的讀數，再利用上述式(3)的比例關系就可以得出整個光斑上的輻照 度數據。
其中，所述輻亮度的測量可以通過與預先標定好的光源進行比較的 方法進行，也可以是由同步輻射的方法進行。
本發明的測量方法的優點在于，該測量方法在國內空間環境模擬試 驗中的應用，能夠克服目前遠紫外輻照度測量準確性的不足，并能夠改 善空間環境模擬試驗的合理性，同時進一步提高試驗結果的可靠性，從 而更有效地為航天器設計提供參考。此外，該方法能夠有效克服測量設 備的弱點，利用現有的測試手段，通過全新的測量方法達到詳細確定耙 臺上輻照度的目的。該方法具有操作簡便，測量設備簡單，測量成本低 廉的優點。該方法可以被廣泛應用于空間環境模擬用遠紫外源的輻照度
圖1為本發明的輻照度測量的示意圖。
其中，1、被測輻照源；2、光斑；3、遠紫外探測器；4、微電流計。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的測試方法作進一步地詳細說明。 參照附圖l，其中被測輻照光源l發出的遠紫外光在靶臺(未示出)
上形成圓形光斑2，遠紫外探測器3可在光斑2內移動并電連接到微電流 計4上，微電流計4可測量讀出微電流。
首先對被測輻照源進行遠紫外輻亮度測量，確定在最強方向上的光 譜輻亮度數值丄(;i)， A為波長。測量可以通過與預先標定好的光源進行比 較的方法進行，也可以是由同步輻射的計量方法進行。
輻照度測量如圖1所示，被測輻照源1在靶臺上產生光斑2，在該光 斑內移動遠紫外探測器3，找到輻照度最強點作為參照點，設此處的微電 流計4讀數為/。，根據以下公式可以求出該點的光譜輻照度，記為參照光
譜輻照度
。,，、 丄(/l).丄cose.cosa ,，、 ■fe0(A) =-^- 、U
其中，E。(義)——參照點的光譜輻照度
^——光源發光面的面積
Z(義)——光源在最強方向上的輻亮度
6——發光面的法線與最強輻射方向的夾角
——參照點處靶臺的法線與最強輻射方向的夾角
/——發光點到參照點的距離 代入光譜輻亮度測量結果丄(A)，可以得到參照點上的光譜輻照度， 再利用下式求取遠紫外參照輻照度五。
五。《五。(解 (2) 其中，A和^為遠紫外光波長的上下限。如圖i所示，再將遠紫外探測器3放置與光斑上的其他位置，設此時的微電流計讀數為,，。根據微
電流與輻照度之間的正比關系由如下公式(3)就可以獲得當前探測器位
置上的輻照度數值A
i = & (3)
利用遠紫外探測器3在整個光斑2范圍內移動，記下各個位置的微 電流計4的讀數，并利用前面的方法就可以得出整個光斑2上的輻照度 數據。
盡管上文對本發明的具體實施方式
給予了詳細描述和說明，但是應 該指明的是，本領域的技術人員可以依據本發明的精神對上述實施方式 進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用在未超出說明書及附圖 所涵蓋的精神時，均應在本發明保護范圍之內。
權利要求
1、一種測量空間環境模擬用的遠紫外源輻照度的方法，包括以下步驟先確定被測輻照源所產生的光斑內的最強方向上的光譜輻亮度；測量光斑內輻照度最強點處的微電流并根據所述光譜輻亮度計算出該點處單一波長下的光譜輻照度；通過積分求出總波長范圍內的光譜輻照度作為參照輻照度；測量光斑內其它位置的微電流并根據電流和輻照度的正比關系得出其它位置的輻照度。
2、 如權利要求l所述的方法，其中具體包括以下步驟1) 確定被測輻照源在靶臺上所產生的光斑內的光源最強方向，并測 試最強方向上的光譜輻亮度丄(A)， A為波長；2) 在所述光斑內移動遠紫外探測器，找到輻照度最強點作為參照點， 設此處的微電流計讀數為/。，根據下式(1)結合步驟1)中的光譜輻亮度Z(A)，可以求出該點單一波長下的光譜輻照度，作為參照輻照度； ^ "、 丄(義)，yl-cos6^cosaA0(A)=-^- 、"其中，￡。(A)——參照點的光譜輻照度；^——光源發光面的面積； ——光源在最強方向上的輻亮度；^——發光面的法線與最強輻射方向的夾角；"——參照點處靶臺的法線與最強輻射方向的夾角；/——發光點到參照點的距離；3) 通過下式(2)得到參照點處的遠紫外參照輻照度五。，￡0 (2) 其中，A和^為遠紫外光波長的上下限；4) 移動遠紫外探測器到光斑內的其他位置，設測量處的微電流計讀 數為"，根據下式(3)的比例關系就可以獲得當前探測器位置上的輻照度數值^;<formula>formula see original document page 3</formula> (3) 5)將遠紫外探測器在整個光斑范圍內移動，記下各個位置的微電流計的 讀數，再利用上述式(3)的比例關系就可以得出整個光斑上的輻照度數 據。
3、如權利要求1或2所述的方法，其中所述輻亮度的測量可以通過與預 先標定好的光源進行比較的方法進行，也可以是由同步輻射的計量方法 進行。
全文摘要
本發明公開了測量空間環境模擬用的遠紫外源輻照度的方法，包括以下步驟先確定被測輻照源所產生的光斑內的最強方向上的光譜輻亮度；測量光斑內輻照度最強點處的微電流并根據所述光譜輻亮度計算出該點處單一波長下的光譜輻照度；通過積分求出總波長范圍內的光譜輻照度作為參照輻照度；測量光斑內其它位置的微電流并根據電流和輻照度的正比關系得出其它位置的輻照度。本發明的測試方法具有操作簡便，測量設備簡單，測量成本低廉的優點。同時該方法可以被廣泛應用于空間環境模擬用遠紫外源的輻照度測量中。
文檔編號G01J1/42GK101451884SQ200710195520
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月4日 優先權日2007年12月4日
發明者丁義剛, 馮偉泉, 劉宇明, 曹大朋, 雪 趙, 鄭慧奇 申請人:北京衛星環境工程研究所