光谱辐射度测量中杂散辐射屏蔽材料的选择

    0　概述

    在精密光谱辐射度测量中,杂散辐射的屏蔽水平决定最终测量的精度,如何有效地消除杂散辐射具有非常重要的意义。目前各国在可见波段的光谱辐射度测量均能达到较高的精度,并且具有较好的一致性。1990年光谱辐射照度国际比对结果表明,在可见波段,世界范围内的一致性优于1%,而近紫外和近红外波段的偏差较大。这是因为实现近紫外(250nm～400nm)和近红外波段(800nm～2500nm)光谱辐射度的高精度测量存在着一定的困难。

    近紫外光谱辐射度测量的难点众所周知。首先是辐射源要具备较强的紫外信号,高温黑体是用来实现光谱辐射度的基准器具,随着新型耐高温材料的研制成功,以及腔型设计的更为合理,能够使黑体的工作温度高达3200K(俄罗斯BB3200pg),甚至3500K(BB3500),这样就有望使近紫外测量的光谱范围延伸至220nm。而对于可见和近红外波段,高温黑体的紫外信号较弱,而且稳定性较差。其次是探测器问题,目前各国国家实验室都在努力开发新的具有较好性能的紫外型探测器,它不仅要有较高的响应度,其稳定性、均匀性和线性也是重要的指标。

    对于近红外光谱辐射度测量,探测器水平和杂散辐射是两个主要的限制因素,尤其是杂散辐射的影响。随着电子技术及生产工艺水平的提高,出现了一些性能较好的近红外探测器,它们能有效提高信号水平及测量精度,如Ge、AsGaIn、InSb探测器具备较好的线性范围、稳定性及均匀性。此外,来自周围环境的杂散辐射对于近红外信号的测量影响较大。

    杂散辐射的屏蔽水平对于光谱辐射度高精度测量日益重要。来自周围环境的杂散辐射以及元器件之间的互反射是系统中杂散辐射的主要组成部分。对信号进行调制解调是消弱杂散辐射的一种有效方法。除此之外,常用的方法是在光路中适当位置加光阑和“黑色”挡屏(如在系统内有明显反射的仪器表面、光源的周围等),达到消弱杂散辐射的目的。光阑和挡屏上经常要喷涂黑漆或采用阳极氧化材料,而一些黑色布料如金丝绒等由于质地柔软,能够根据需要折叠或变形,也是常用的材料。这些材料的光谱漫反射性能是决定杂散辐射屏蔽能力的重要因素。然而,由于传统经验的约束,人们往往会忽视对这些材料的光谱漫反射特性进行具体的测量。

    1　“黑色”屏蔽材料的光谱漫反射性能

    实验室常用的黑色屏蔽材料有:无光黑漆、阳极氧化铝板、黑纸、黑色金蔽能力,所以在光学领域得到了广泛应用。然而,最近通过一系列比较实验表明,在一些光谱波段范围这些黑色吸收材料的漫反射特性并不象我们想象得那么理想。