一种单光束紫外-真空紫外分光光度计的设计

　　1 引 言

　　近二十年来，空间紫外-真空紫外遥感技术发展十分迅速，在大气物理、太阳物理、气象学、环境科学等领域得到了重要应用[1-3]。在紫外-真空紫外空间光学遥感仪器[4-6]的研制中，需要研究紫外-真空紫外光学元件本体的光谱传输特性，如光学透射元件的光谱透射率、光学反射元件的光谱反射率、光谱偏振特性、光谱漫反射特性及光栅效率等。研究紫外-真空紫外光谱传输特性的主要工具是分光光度计，国内外已有商业用的紫外-真空紫外分光光度计产品，例如，国产WFZ800-D2型紫外分光光度计[7]、美国 P-E公司 Lambda17[8]紫外分光光度计，但目前现有的商业用的紫外-真空紫外分光光度计产品，只能用于小块试样光谱反射率的测量，不能测量光学元件本体的偏振特性、光谱漫反射特性等，因此，不能满足全面研究光学元件本体光谱传输特性的需要。

　　分光光度计按仪器工作原理的不同，有单光束分光光度计和双光束分光光度计之分。为满足紫外-真空紫外光学元件本体光谱传输特性测试的需要，并考虑到光学元件工作于紫外-真空紫外波段，为保证系统具有较高的信噪比，设计了一种单光束紫外-真空紫外分光光度计，可以对直径小于200 mm 的紫外-真空紫外光学元件本体进行光谱传输特性测试，工作波段115~400 nm，光谱分辨力0.5 nm。

　　2 分光光度计系统组成原理

　　单光束紫外-真空紫外分光光度计由150 W氘灯辐射源、前置超环面聚光镜、紫外-真空紫外单色仪、后置反射光学系统、光学调制器、样品/探测器转台、光电倍增管探测器、高压电源、锁相放大器、样品/探测器转台扫描控制器、波长扫描控制器、数据采集器及计算机控制系统组成，结构如图1 所示。前置高效超环面聚光镜将氘灯光源成像于紫外-真空紫外单色仪的入射狭缝，从单色仪出射狭缝出射的光经后置反射光学系统准直，照射到样品。探测器围绕样品旋转并测量，测量入射光直接照射探测器及经样品透射或反射后照射探测器的输出信号，可给出样品的光谱透射率、光谱反射率、光谱漫反射率及光栅效率等。单色仪波长扫描、样品/探测器扫描和数据采集处理在计算机控制下进行。在光路中加入起偏器，可进行光学元件光谱偏振特性测试。引入光学调制器进行光学斩波-锁相放大，有利于提高电子学系统信噪比。锁相放大器通过 IEEE-488 接口与机算机相接，便于数据采集处理。

　　3 单色仪系统的设计

　　单色仪系统是紫外-真空紫外分光光度计的核心部分。仪器的主要光学特性和工作特性基本上由单色仪决定。根据紫外-真空紫外光学元件本体光谱传输特性测试的需要确定单色仪系统的主要设计指标如表1 所示。