波动信号测量方法研究

一、概述

中国计量科学研究院光学所研究建立了深紫外光 谱透射比测量装置，其光谱范围覆盖（115~300）nm，可 以与常用的紫外可见近红外光谱透射比测量装置的紫 外光谱区域相衔接，并向真空紫外区域拓展。其测量结 果的相对扩展不确定度为U rel =3.0%。 相对于传统的可 见光谱区域的光谱透射比测量， 真空紫外光谱透射比 测量的难点之一是系统稳定性差。采用卤钨灯作为光 源的系统，光源时间稳定性通常可以达到0.2%/h。 而 以氘灯作为辐射源的紫外透射比测量装置其稳定性 仅能达到百分量级。 主要原因是作为光源的氘灯是 气体放电灯，击穿惰性气体的电弧释放出辐射，其本 身的稳定性就比电热辐射产生光辐射的稳定性差。 本文中分别利用直接取信号的平均值计算光谱透射 比，分组计算光谱透射比后，再取平均值和采用对称 分组计算方法，3种情况计算的结果与原来建立的紫 外、可见、近红外光谱透射比标准装置测量的结果， 在重叠的光谱区域进行比较， 从而分析和判断3种方 法各自的优劣。

二、光谱透射比测量原理与分组测量方案

光谱透射比被定义为在特定的测量机和条件下， 选定波长上透射被测量样品的光辐射与入射到样品的 光辐射之比。 以公式表示为

由于真空紫外光谱透射比的特殊性， 在测量的准 备阶段，首先将待测样品安装在样品支架轮上，测量过 程中样品仓内处于真空状态， 测量时首先扫描测量所 关心的光谱范围内带有样品位置的各个波长透射光通 量的大小， 然后将样品支架轮转到没有安装样品的位 置，扫描测量各个波长入射光通量的大小。或者将这个 过程颠倒过来。

为了得到稳定准确的测量结果， 项目组在 （200~ 285）nm 重复 6 次测量入射光谱通量φ iλ 和透射光谱通 量φ τλ 。测量的顺序为φ iλ1 、φ τλ1 、φ τλ2 、φ iλ2 、φ iλ3 、φ τλ3 、φ τλ4 、φ iλ4 、 φ iλ5 、φ τλ5 、φ τλ6 、φ iλ6 。 分别利用3种方法计算光谱透射比：