真空汞固定點黑體輻射源的設計與研制

李 凱, 郝小鵬, 宋 健, 孫建平, 胡朝云,劉 洋,3, 扈又華, 楊延龍

(1. 成都理工大學 核技術與自動化工程學院,四川 成都 610059;2. 中國計量科學研究院,北京 100029;3. 西安工程大學 理學院,陜西 西安 710048)

1 引 言

隨著我國在航天紅外遙感領域不斷取得新的突破,對地觀測技術朝著定量化、全球化和多參量協同觀測的方向發展[1]。特別是在氣候變化、防災減災和數值天氣預報等領域,對定量化水平的要求更為嚴格。例如,氣候變化監測就要求紅外遙感載荷必須滿足優于0.1 K的測量不確定度(k=3)和每10年0.04 K的穩定性[2～4]。如此高的定量化水平對紅外載荷的研制提出了新的挑戰,同時對紅外載荷的輻射定標也有了更高精度的要求。因此建立能夠溯源到國際單位制(SI)的計量標準裝置、實現對定標黑體的高精度校準以及建立有效的量值傳遞體系就顯得尤為重要[5]。

目前,國際上在紅外遙感亮度溫度計量標準方面已經開展了大量的研究工作。例如,德國物理技術研究院(PTB)為歐洲對地觀測項目的輻射定標工作研制了真空低背景紅外亮度溫度標準裝置。其量值傳遞分為兩步,首先以銦相變固定點和鎵相變固定點黑體輻射源作為參考源,直接采用ITS-90國際溫標的定義值;再利用2個變溫黑體輻射源實現從100.15～703.15 K的覆蓋,將變溫黑體的量值通過傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)和光譜傳遞輻射計(CVF)傳遞給用戶黑體[6]。美國標準技術研究院(NIST)為紅外遙感載荷的定標研制了中(低)溫背景紅外亮度溫度標準裝置、紅外傳遞輻射計和大口徑鎵固定點黑體等裝置,并且為氣候絕對亮度和反射觀測計劃CLARREO設計了新一代紅外亮度溫度標準裝置,但由于經費原因擱淺了[7～10]。……