高精度紫外标准探测器的定标

研究了紫外标准探测器定标方法,以便进一步提高紫外波段辐射定标的精度。构建了高精度紫外标准辐射计,并推导了紫外辐射计响应度标准。在定标过程中直接利用高精度标准辐射计进行标准传递,并根据替代法定标原理消除了多项影响因子,使得定标精度大幅提高。最后,利用标准光源及标准探测器定标方法对待测光源辐照度、空间遥感仪器辐照度响应度进行了标定。两种方法定标结果表明:采用标准探测器定标方法可使定标不确定度降低到1.6%,充分证明了紫外标准探测器定标方法的有效性及高精度,实现了紫外探测器定标方法的工程化应用。     

Calibration of high accuracy UV standard detector

研究了紫外标准探测器定标方法,以便进一步提高紫外波段辐射定标的精度.构建了高精度紫外标准辐射计,并推导了紫外辐射计响应度标准.在定标过程中直接利用高精度标准辐射计进行标准传递,并根据替代法定标原理消除了多项影响因子,使得定标精度大幅提高.最后,利用标准光源及标准探测器定标方法对待测光源辐照度、空间遥感仪器辐照度响应度进行了标定.两种方法定标结果表明:采用标准探测器定标方法可使定标不确定度降低到1.6％,充分证明了紫外标准探测器定标方法的有效性及高精度,实现了紫外探测器定标方法的工程化应用.     

利用同步辐射建立紫外及真空紫外光谱辐射标准

在辐射计量工作中,光源光谱辐射特性的测定占很重要的地位。可以有两种方法来确定光源的光谱辐射特性:一种是标准光源法,一种是标准探测器法。前者是把待测光源和标准光源在同一光谱辐射计上进行比较,以得出待测光源的光谱辐射特性。后者是用标准探测器和光谱辐射计测得待测光源的光谱辐射分布,然后根据预先测得的光谱辐射计传递特性进行修正。     

紫外-真空紫外辐射标准光源的比对

建立了高精度光谱辐射计量系统,给出了164～300nm波长间3个光谱辐射标准氘灯光源的比对结果.其中3个光谱辐射标准氘灯光源分别以德国国家物理技术研究院(PTB)BESSYⅡ同步辐射、英国国家物理实验室(NPL)Daresburg同步辐射、中国合肥(国家同步辐射实验室)同步辐射为标准标定.实验中采用相互交替的比对顺序、微机控制比对时间以及抛光氘灯端窗等方法有效的消除了系统误差.实验数据分析结果表明:3个光谱辐射标准氘灯光源的相对光谱分布,在各自给定的不确定度范围内相一致,这也间接的验证了各国建立的紫外 真空紫外辐射标准的一致性.实验中比对引进的误差为1.7%.同时也研究了氘灯的光谱辐射特性.     

自校准型光谱辐亮度标准光源

针对高精度空间光学定量遥感的需求,研制了一种采用数字微镜器件的自校准型光谱辐亮度标准光源。该光源具有两种工作模式:在窄带工作模式下,由Gershun管辐射计和CAS光谱辐射计自校准;在宽带工作模式下,作为光谱辐亮度标准光源用于地面或空间遥感仪器的光谱辐亮度响应度定标。以光谱辐照度标准光源和Spectralon标准漫反射板组成光谱辐亮度标准光源为CAS光谱辐射计定标,测得自校准光源的光谱辐亮度。又以标准探测器定标的Gershun管辐射计测量自校准光源,采用迭代法得到自校准光源的光谱辐亮度。窄带模式下两种不同定标方法对自校准光源的光谱辐亮度测量结果在测量不确定度允许范围内一致。不确定度分析显示:基于标准光源和基于标准探测器的自校准光源光谱辐亮度测量不确定度分别为1.41%~2.09%和1.28%~1.61%。实验及不确定度分析结果表明,该光源可以满足高精度空间光学定量遥感的使用要求。     

3～5μm红外焦平面阵列的辐射定标

设计了一套红外焦平面阵列探测器的实验室辐射定标系统,以实现在对目标进行跟踪观测的同时得到目标的红外辐射特性.以高精度的面源黑体为标准辐射源,对在3～5 μm成像的中波红外相机进行了响应度标定.首先,建立定标数学模型,确定定标流程;然后,使用线性回归统计模型对响应度进行拟合和评估,并提出剔除局外点方法对拟合曲线进行优化;...     

可在轨溯源的太阳反射波段光学遥感仪器辐射定标基准传递链路

分析了现行光学遥感仪器辐射定标方法的局限性,以满足定量化遥感的精度及多数据融合比对研究的需求。设计了以空间低温辐射计为初级辐射基准,以太阳为光源,包括太阳单色仪、太阳光谱仪、传递辐射计、太阳漫反射板等组件在内的可在轨溯源的光学遥感仪器辐射定标基准传递链路。首先以低温辐射计和太阳光源建立的光谱辐射基准定标传递辐射计和太阳光谱仪;然后利用传递辐射计定标太阳漫反射板,建立对地光谱辐亮度基准;继而将基准传递至地球光谱成像仪作为对地观测标准,从而实现对其它卫星光学遥感器的交叉定标。对光学遥感仪器辐射定标基准传递链路各个环节的分析显示,辐射定标基准传递链路的测量相对不确定度为0.75%。结果表明,以此辐射基准传递链路构建覆盖我国空天一体的遥感定标网络可为建立平行于地面基准体系的空间数据质量保障体系奠定技术基础。     

极紫外波段空间相机的辐射定标

考虑极紫外波段空间相机尚无合适的辐射定标方法和装置,本文提出了适用于该波段的小目标成像辐射定标方法并基于该方法在实验室建立了辐射定标装置。提出的标定方法首先使用标准传递探测器标定小目标的辐射亮度;然后,用待定标相机中心视场对该小目标成像,获得中心视场部分的辐射强度响应度;最后,通过调整转动结构使不同视场对该小目标成像,得到不同区域的辐射强度响应度。构建的辐射定标装置由光源系统、标准传递探测器、真空罐及四维运动转台等组成。光源系统包括空心阴极光源、极紫外掠入射单色仪、准直反射镜,能够出射工作波段的准直光束;标准传递探测器标定出光束照度并计算得到小目标的辐射强度;运动平台使相机能够以不同视场角对小目标成像,测得不同视场的辐射强度响应度。利用该装置对一台极紫外相机进行了辐射定标实验,并进行了误差源分析。实验结果表明该装置的定标精度优于15%,能够实现整机状态下的辐射定标。     

紫外ICCD的辐射定标

为保证紫外探测所得数值结果的准确性并为电力电晕探测等应用提供直接的技术支持,对UV-ICCD的辐射定标技术进行了研究,以建立靶面输入辐照度和探测器数字化输出之间的响应特性关系.推导了辐射定标的原理,并基于标准氘灯对UV-ICCD探测器进行了辐射定标,其标准光源由美国国家标准和技术研究所(NIST)标定,不确定度为5%.在固定积分时间和固定MCP增益情况下,实验标定了UV-ICCD探测器的响应以及UV-ICCD探测器响应与MCP增益之间的关系.初步的定标数据显示,UV-ICCD探测器的响应是线性的,MCP增益与输出图像的平均灰度值成正比.最后,对影响定标结果不确定度的来源进行了分析,结果表明,辐射定标的最大不确定度约为7.94%,满足＜10%的定标要求.     

太阳/大气紫外光谱辐射测量

研制成太阳/大气紫外光谱辐射计,工作波段120nm至500nm,光谱分辨率0.08nm。它由标准光源,积分球,双光栅单色仪,探测器及电子学—计算机系统组成。用这台仪器进行了长春地区不同大气条件及大气质量太阳/大气紫外(260～500)nm波段光谱辐射测量。测量结果表明该仪器光谱响应稳定性好于1%/年,太阳/大气紫外波段光谱辐照度测量值(绝对值)不确定度好于3～5%。     

光学元件清洗过程中同步辐射活化氧的研究

在同步辐射应用中,光学元件被污染是一个常见问题,而光学元件的污染会造成光通量的极大损失。为了有效地清洗光学元件,研究了清洗过程中的光化学反应,进行了氧气在同步辐射光作用下分解的实验。通过对实验中产生的气体成份分析,进行光化学反应研究。首先,测量通氧气时的气体成份;然后,测量通氧气和同步辐射光照时的气体成份。通过两者比较,分析氧气分解的情况。实验结果表明,氧分子在同步辐射光作用下发生分解,产生质量数为16的氧原子、氧离子和质量数为48的臭氧,它们的成份分别占1%和0.005%~0.01%。     

同步辐射光束线中柔性铰链的研究

详细推导了直圆柔性铰链所受力矩和角偏移量及受力和线性位移之间的对应关系等运动方程;对直圆柔性铰链材料的选取、直圆柔性铰链参数的设计进行了分析;介绍了在同步辐射单色器中以直圆柔性铰链为基础投角、滚角、摆角调节结构。     

同步辐射与光学薄膜

介绍同步辐射光源及光学薄膜在其中的应用。     

Combining scanning tunneling microscopy and synchrotron radiation for high-resolution imaging and spectroscopy with chemical, electronic, and magnetic contrast

The combination of high-brilliance synchrotron radiation with scanning tunneling microscopy opens the path to high-resolution imaging with chemical, electronic, and magnetic contrast. Here, the design and experimental results of an in-situ synchrotron enhanced x-ray scanning tunneling microscope (SXSTM) system are presented. The system is designed to allow monochromatic synchrotron radiation to enter the chamber, illuminating the sample with x-ray radiation, while an insulator-coated tip (metallic tip apex open for tunneling, electron collection) is scanned over the surface. A unique feature of the SXSTM is the STM mount assembly, designed with a two free-flex pivot, providing an angular degree of freedom for the alignment of the tip and sample with respect to the incoming x-ray beam. The system designed successfully demonstrates the ability to resolve atomic-scale corrugations. In addition, experiments with synchrotron x-ray radiation validate the SXSTM system as an accurate analysis technique for the study of local magnetic and chemical properties on sample surfaces. The SXSTM system's capabilities have the potential to broaden and deepen the general understanding of surface phenomena by adding elemental contrast to the high-resolution of STM.     

Synchrotron radiation applied to the microscopical examination of solid state and biological materials in the X-ray region

The paper describes the properties of synchrotron radiation and makes some comparison with other X-ray sources. The use of synchrotron radiation for various types of X-ray imaging is discussed with reference to specific examples drawn from work carried out recently at the SERC Daresbury Laboratory.     

X-ray microscopy: experimental results with the Göttingen X-ray microscope at the electron storage ring BESSY in Berlin

An X-ray microscope and X-ray microscopy experiments with biological specimens are described. The experiments have been performed with a resolution of about 0.05 μm using the synchrotron radiation of the electron storage ring BESSY.     

同步辐射在生物大分子结构研究中的应用

本文介绍同步辐射X射线衍射技术的特点及其在生物大分子结构研究中的应用     

同步辐射单色器冷却压弯机构

研究了带有柔性铰链组合体的冷却压弯机构,以用于减少晶体的热变形.给出了晶体热变形的种类及其机理,以及冷却压弯机构的受力分析及机构结构.运用有限元方法对这种机构进行了分析.结果表明:此种机构大大降低了第一晶体的热变形,在承受5N/mm²峰值功率密度条件下,面型误差仅为0.04μrad 3μrad,远远小于同步辐射光束线设计要求.结果还表明:此种机构尤其适用于高热载情况,是解决第三代同步辐射光源关键技术.     

同步辐射硬X射线光子通量的绝对测量

在北京同步辐射光源上使用自由空气电离室绝对测量了同步辐射硬X射线光子通量。通过自由空气电离室复现空气比释动能率量值,根据在电离辐射量及其单位中定义的空气比释动能与注量及通量的关系,定量得到了光子通量。由于在测量期间,光子通量随时间变化,而测量需要一定的时间,因此,研究了配套的在线通量监测系统,监测带来的不确定度为0.03%。通过测量空气衰减修正因子及复合损失修正因子,结合在线通量监测,在能量为15keV的同步辐射X射线上用自由空气电离室复现了空气比释动能率。在实际实验条件下复现的空气比释动能率为0.239Gy/s,从而得到同步辐射X射线的光子通量为5.28×10~9 photons/s,相对标准不确定度为0.68%。     

High-resolution confocal microscopy using synchrotron radiation

A confocal scanning light microscope coupled to the Daresbury Synchrotron Radiation Source is described. The broad spectrum of synchrotron radiation and the application of achromatic quartz/CaF₂ optics allows for confocal imaging over the wavelength range 200–700 nm. This includes UV light, which is particularly suitable for high-resolution imaging. The results of test measurements using 290-nm light indicate that a lateral resolution better than 100 nm is obtained. An additional advantage of the white synchrotron radiation is that the excitation wavelength can be chosen to match the absorption band of any fluorescent dye. The availability of UV light for confocal microscopy enables studies of naturally occurring fluorophores. The potential applications of the microscope are illustrated by the real-time imaging of hormone traffic using the naturally occurring oestrogen coumestrol. (The IUPAC name for coumestrol is 3,9-dihydroxy-6H-benzofuro[3,2-c][1]benzopyran-6-one ( Chem. Abstr. Reg. No . 479-13-0). The trivial name will be used throughout this paper.)