星载高光谱成像光谱仪狭缝函数测试方法的研究

为了满足大气微量成分高精度测量需求,需要能准确描述星载高光谱大气微量成份探测仪的仪器狭缝函数。针对高光谱大气微量成份探测仪视场大、波段宽、空间分辨率和光谱分辨率高等特点,研制了狭缝函数测量仪。介绍了狭缝函数测量仪的工作原理及基本结构,并利用狭缝函数测量仪可同时实现高分辨率、宽谱段测量的特点,通过搭建定标装置,对高光谱大气微量成份探测仪进行全视场的狭缝函数测试,得出了仪器狭缝函数的数学表达式,给出仪器狭缝函数的特性分布,并对结果进行分析。测试结果表明：高光谱大气微量成份探测仪全视场光谱分辨率在0.423～0.597 nm之间,其狭缝函数特性曲线近似满足高斯分布规律。由于星载大视场成像光谱仪存在光谱弯曲现象,从而导致边缘视场分辨能力略低于中心视场分辨能力。狭缝函数测量仪是基于中阶梯衍射光栅设计,可同时输出多条高分辨率谱线,且分布均匀,不仅可以测量高光谱成像光谱仪的仪器狭缝函数,也可对星载高光谱仪器光谱定标,为后续研究提供了参考依据和方法。     

二维阵列狭缝阿达玛光谱仪波长准确度研究

二维阵列狭缝模板是阿达玛编码模板的一种新的设计思想,分析了模板上同列狭缝的加工误差对仪器波长准确度的不利影响,在此基础上,给出了减少同列狭缝高度、垂直光谱维方向上位置不一致性误差对仪器波长准确度影响的方法,以及同列狭缝在光谱维方向上位置不一致导致解码所得谱线产生的光谱偏移量的粗略估计方法,并建立模型进行仿真,计算了当模板上某列狭缝存在宽度、光谱维方向上位置不一致性误差时,解码所得其他各列狭缝谱线分布上测量误差的大小,根据仿真结果可以初步确定模板的加工精度。通过该研究有助于合理设计MEMS(微机电系统)二维阵列狭缝模板,获得对系统误差的有效补偿,提高仪器的波长准确度。     

狭缝相机设计述评

在象平面上安置一个狭缝的摄影仪器都可称之谓狭缝摄影机。用它可以进行同步弹道摄影和扫描摄影。在进行同步弹道摄影时,目标象的飞行方向与胶片的运动方向一致,如图1所示。     

小型棱镜摄谱仪照明系统的一种调节方法

用小型棱镜摄谱仪作光谱实验时,学生应学会对照明系统进行共轴调节.调节的要求是。 1.照明透镜的主光轴重合于准直透镜的主光轴,光源位于主光轴上; 2.为了充分利用仪器的聚光本领和保证仪器的分辨率,照明透镜的有效通光孔径对狭缝的张角应等于准直透镜的有效通光孔径对狭缝的张角. 一般所用的调节方法比较粗略.如一种方法     

一种适合中等教育的分光镜

原子结构和量子论,在中学物理教育中占有显著位置,因而与之密切相关的光谱实验也就显得很重要。出于教学需要,我们自制了一种分光镜,它较适合中等教育的特点,现介绍如下。仪器的光路如图1所示,其中P是狭缝,G是光栅。通常狭缝P到光栅G的垂直距离PO较光栅常数d大得多,因此,入射光束和衍射光束可近似看成平行光束,仍然近似满足光栅方程式中φ为衍射角,k为衍射级次,λ为衍射极大的波长。图2为组装仪器部分剖视图,图中,P是刻制的以产生入射光束的狭缝,G是600条/毫米的光栅,PG之间是暗腔。     

关于狭缝对若干分光仪器分辨率影响的讨论

讨论了光栅衍射及单色仪普物理实验中仪器的狭缝光阑对仪器分辨率的影响,并对教材中相应部分进行了分析和讨论,提出了改进意见。     

狭缝中蒸发水分子的红外吸收光谱（英文）

本文研究了硅片狭缝内水分子蒸发过程中的红外光谱吸收特性。通过改变相对于硅片狭缝的红外光偏振方向(水平:偏振方向与硅片狭缝方向平行;垂直:偏振方向与硅片狭缝方向垂直),测量了水分子在3900~3600 cm-1(伸缩振动)和1800~1400 cm-1(弯曲振动)的偏振红外光吸收。结果表明,经硅片间隙蒸发出来的水分子,在3900~3600 cm-1(伸缩振动)和1800~1400 cm-1(弯曲振动)区间,对垂直偏振光吸收较强,对水平偏振光吸收较弱,表明毛细效应导致蒸发的水分子偶极矩方向倾向于硅片狭缝的法线方向。     

推扫型干涉成像光谱仪去除条带非均匀性的方法

分析了推扫型干涉成像光谱仪的结构特点和工作原理,指出了由于加工误差导致入射狭缝的宽度不均匀,使干涉图像沿狭缝方向存在亮度差异,复原后的光谱立方体图像上出现平行于推扫方向的非均匀性条带,影响了光谱立方体的图像质量和光谱精确度.采取校正系数法去除条带,讨论了获取校正系数的方法,并使用仪器的定标干涉数据提取成像面上沿狭缝方向...     

基于自适应光学技术的太阳光栅光谱仪的像差校正方法研究

太阳光栅光谱仪是研究太阳大气分层结构特性的重要仪器,其性能受到大气扰动及系统装配误差等引入的波前像差的限制,需要采用自适应光学进行校正。由于光栅光谱仪中的狭缝对波前像差的滤波作用,使得传统自适应光学无法直接用于光栅光谱仪中。研究了狭缝对自适应光学技术波前校正能力的影响,提出了一种基于狭缝滤波灵敏度的差别校正方法并进行了数值模拟仿真分析。数值仿真结果表明:自适应光学校正后,由像差引起的光谱分辨率衰减量总体上优于1%,从而说明了该校正方法能有效地抑制大气扰动和系统静态像差所引起的光谱展宽,从而提高了光谱分辨率。自适应光学校正后能够有效地提高能量利用率η,当狭缝宽度为3倍艾里斑直径时,η由校正前的约20%提高到了90%以上。     

CCD狭缝摄象

在过去的几十年中,各靶场已广泛应用狭缝摄影对种种飞行弹丸的多项重要技术参数进行测试,它在许多测试项目中应用的有效性、广泛性和经济性已被人们所肯定。据报道,在国外的一些靶场所进行的发射试验中,狭缝摄影机曾占全部测试设备中所使用的摄影仪器的百分之九十,这是因为狭缝摄影有其独特的、其它方法不可比拟的优点。     

塞曼效应-石墨炉原子吸收法测定氢氧化钠中的微量镍

由于镍的含量很低并存在大量的背景干扰,比色法和火焰原子吸收法都无法得到满意的结果。本方法采用塞曼效应扣除背景,采用热解镀层石墨管提高检测灵敏度,并做了条件试验,使氢氧化钠含量在99.5%以上的情况下,能够准确地测出镍的含量。一、实验部分(一)仪器及操作条件1.仪器及条件P-E Z/3030原子吸收分光光度计;镍空心阴极灯;热解镀层石墨管;吸收线波长:232.0纳米;狭缝:0.2纳米;进样量:20微升。     

单色仪波长定标中狭缝设置的影响分析

单色仪作为一种分光仪器，在传感器的辐射定标等方面具有重要应用。在实际应用过程中，其波长和带宽的设置对传感器的精确定标具有重要影响。使用低压汞灯作为波长标准光源，通过对其特征谱线扫描的方法，研究了传感器定标过程中，设置单色仪不同的狭缝宽度，对传感器精确定标具有重要影响。结果显示，当出射入射狭缝相同，同时改变其宽度的情况下，与典型校准状态(出射入射狭缝宽度设置为0.5 mm)相比，波长偏差量达到0.17 nm；当入射狭缝与出射狭缝不一致时，与典型校准状态相比，波长偏差量达到0.18 nm；当光源未充满入射狭缝与充满入射狭缝相比，最大误差达到0.02 nm，该影响几乎可以忽略。在相关的传感器光谱辐射定标实验研究中，单色仪的定标精度和准确性评估等方面具有重要应用。     

基于Offner结构分视场成像光谱仪光学设计

为满足航天应用中仪器小型和轻量化、大视场的观测要求,通过分析现有Offner成像光谱仪,给出了一种简单的采用凸面光栅设计成像光谱仪的方法。并据此方法设计了一应用于400 km高度,波段范围为0.4~1 μm,焦距为720 mm,F数为5,全视场大小为4.3°的分视场成像光谱仪系统。分视场采用光纤将望远系统的细长像面连接到光谱仪的三个不同狭缝而实现。三狭缝光谱面共用一个像元数为1 024×1 024,像元大小18 μm×18 μm的CCD探测器。通过ZEMAX软件优化和公差分析后,系统在28 lp·mm-1处MTF优于0.62,光谱分辨率优于5 nm,地面分辨率小于10 m,能很好的满足大视场应用要求,该光学系统刈幅宽度相当于国内已研制成功的同类最好仪器的三倍。     

阿达玛变换光谱仪狭缝衍射的编码修正

根据阿达玛变换光谱仪的原理与狭缝衍射特性,分析了光谱仪入射狭缝衍射对阿达玛变换光谱仪测量结果造成影响,对衍射情况下的阿达玛变换光谱仪的仪器结构矩阵进行了研究,得出了衍射情况下阿达玛变换光谱仪的编/解码方法,通过对入射光谱的还原分析,验证了编码/解码的正确性。该方法对阿达玛变换光谱仪的高精度光谱测量具有重要意义。     

兼具低非线性和高功率限制的狭缝波导（英文）

利用非线性效应的全矢量模型和狭缝波导的有限元模场求解法,系统地研究了狭缝波导结构和包层材料对其非线性和功率限制特性的影响.研究结果表明,狭缝波导的硅臂宽度、狭缝宽度、硅层高度和包层材料均影响其非线性和功率限制特性.对于空气包层狭缝波导,不同结构参数下的最高功率限制因子对应的非线性系数均高于20 W^-1·m^-1,而最低非线性系数6.5 W^-1·m^-1均出现在模式截止附近,泄露损耗较大,功率限制较弱,故空气包层狭缝波导无法同时实现低非线性和高功率限制;如果在狭缝波导上包覆二氧化硅,则可以同时获得低非线性和高功率限制,非线性系数可低至4.12 W^-1·m^-1,同时功率限制因子可达42%.     

推扫型干涉成像光谱仪去除条带非均匀性的方法

分析了推扫型干涉成像光谱仪的结构特点和工作原理,指出了由于加工误差导致入射狭缝的宽度不均匀,使干涉图像沿狭缝方向存在亮度差异,复原后的光谱立方体图像上出现平行于推扫方向的非均匀性条带,影响了光谱立方体的图像质量和光谱精确度.采取校正系数法去除条带,讨论了获取校正系数的方法,并使用仪器的定标干涉数据提取成像面上沿狭缝方向的不均匀特性,获得了校正系数,对干涉图像进行处理以消除条带.结果表明:校正系数法能够去除大部分条带.根据处理后残余条带的情况,在没有在轨定标数据的情况下,使用均匀景物的光谱立方体数据提取不均匀特性,修改了校正系数,有效地消除了残余条带.     

兼具低非线性和高功率限制的狭缝波导（英文）

利用非线性效应的全矢量模型和狭缝波导的有限元模场求解法,系统地研究了狭缝波导结构和包层材料对其非线性和功率限制特性的影响.研究结果表明,狭缝波导的硅臂宽度、狭缝宽度、硅层高度和包层材料均影响其非线性和功率限制特性.对于空气包层狭缝波导,不同结构参数下的最高功率限制因子对应的非线性系数均高于20 W~(-1)·m~(-1),而最低非线性系数6.5 W~(-1)·m~(-1)均出现在模式截止附近,泄露损耗较大,功率限制较弱,故空气包层狭缝波导无法同时实现低非线性和高功率限制;如果在狭缝波导上包覆二氧化硅,则可以同时获得低非线性和高功率限制,非线性系数可低至4.12 W~(-1)·m~(-1),同时功率限制因子可达42%.     

狭缝法合肥光源高亮度注入器发射度测量系统

为了测量受空间电荷效应支配的发射度,合肥光源高亮度注入器采用了狭缝法进行测量,研究了基于狭缝法发射度测量系统的构成,并以实例比较了单狭缝和多狭缝在发射度测量系统中的应用。两种测量方法的结果表明:单狭缝法测量的结果更接近于模拟计算值,可有效避免子束团之间的重叠,适用范围更广。实验结果表明:在240 pC电荷量情况下,合肥光源高亮度注入器仍然具有较小的归一化发射度,为（1.840.085） mmmrad。     

小型自准直攝谱仪

1.在1958年7月间,由于大炼钢铁的需要,我们决定试制摄谱仪。经穷干苦干,终于同年十月一日试制成功了自准直小型摄谱仪。下面对这种摄谱仪作一简单的介绍。 2.摄谱仪的光学系统(如图):S为光源,L_1为一聚光透镜使光均匀照亮狭缝A,C_1是平面反射镜,使从狭缝来的光的方向转过90°。L_2是一消色差的复合透镜,既作准光物镜又作照相物镜,使从狭缝来的光线变成平行光经过棱镜而色散,     

改进Offner型凸面光栅光谱辐射定标光学系统设计

针对数字可调光源输出能量较低的问题,提出一种改进型Offner凸面光栅光谱辐射定标光源光学系统的设计方法。基于光线追迹原理,理论推导Offner型光谱成像结构狭缝和像散的关系,利用双柱面透镜对Offner型光谱成像系统大狭缝下的残余像散进行补偿。使用所提方法设计了光谱范围为500～800 nm,狭缝长度为0.4 mm的传统Offner光谱成像系统和狭缝长度为8 mm改进型Offner光谱成像系统。结果表明:改进型Offner光谱成像系统具有良好的成像质量,全视场点列图方均根(RMS)半径小于8.1μm;系统沿Y方向RMS半径小于6.7μm,在一个像元尺寸内;谱线弯曲为单像元尺寸6.2%、色畸变为单像元尺寸5.8%,消除了谱线重叠和谱线偏移现象。设计方法对提高遥感仪器的光谱辐射定标精度具有一定的研究意义和工程价值。