第31卷，第12期 2011年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 31,No. 12,pp3417-3422
December，2011
高分辨率星载真空紫外成像光谱仪设计与研究
于磊12，林冠宇"，曲
艺，王激淑荣1·，汪龙祺
1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春
手130033
2.中国科学院研究生院，北京100049
摘要为了实现对大气层中辐射波长分布在真空紫外和近紫外波段(115～300nm)的粒子操测，完善大气遥感，设计了一种高分辨率成像光谱仪，并开展了原理样机的研制。根据国外已有载荷进行分析，选用了以离轴抛物镜为望远系统、CzermyTurner结构为成像光谱系统的光学方案；针对真空紫外波段辐射弱的特点选取了带有MCP的二维光子计数型探测器。为了实现该光学系统的宽波段成像功能，在像差理论的基础上引入了儿何与一阶微分的数学方法，解决了传统结构像差校正不均勾、空间分辨率低的缺点；最终设计得到了改进型的成像光谱仪。对设计结果进行模拟和光谱分辨率计算分析可知这种成像光谱仪全视场全波段调制传递函数值在0.6以上，光谱分辨率达到1.23nm，具有良好的性能。这种方案工程实现性好，性能优越，设计方法和设计结果合理可行。
真空紫外；成像光谱仪；像差校正；光谱分麟率
关键调
中图分类号：O433.1；TH744.1
引言
文献标识码：A
大气中的紫外光辐射对人类有着极为重要的意义，对紫外波段探测数据进行反演建立大气模型，可以实现大气预署和监测"]。近年来，国内的星载设备研究主要集中在大于 300nm的紫外可见波段和小于100nm的极紫外波段，而对于包含真空紫外波段的100～300nm的研究尚属空白。这波段的辅射粒子主要分布在平流层、热层、电离层和极光
200 8(02)2 H2co so2 o Br
OCIO cIo NO NO2
300
Fig1Key particles in near-ultraviolet in atmosphere 收稿日期：2010-11-15，修订日期：2011-03-20
D0l: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)12-3417-06
带，其中辅射分布在200～300nm波段内的粒子主要成分如图1所示，它们分布在地球表面5～50km内的大气层中
辐射分布在100～200nm波段内的粒子（如表1)主要分布在50~500km的大气层中。
Table1
Key particle in vacuum ultraviolet in atmosphere
H+
波长/nm
121. 6
o1 130.4
o 135.6
Nz
140~150,165~180
成像光谱仪是在多光谱遥感基础上发展形成的新型光学仪器，它能以高光谱分辨率和高空间分辨率同时获得连续多谱段图像，兼具摄诺仪的成像功能和单色仪的光谱分析能力，这些功能可以使遥感应用在光谱维和空间维上同时展开，达到分析地球表层大气的目的(")。目前光栅型的成像光谱仪应用范围最广。真空紫外波段辑射弱，易被大气吸收，难以在地面上进行观测，且电离层（真空紫外波段主要分布空间)易受扰动，实时变化快，因而只有空间遥感才能进行行之有效的操测。自前国外相关量载成像光语仪主要包括观测远紫外的AIRS，GUVI，RAIDS和IMAGER，观测近紫外的GOME，SCIAMACHY，以及HST中的COS等{+1)
本文主要研究了真空紫外成像光谱仪的结构，并着重对
基金项目：国家自然科学基金项目(41074126)和应用光学国家重点实验室基金项目资助
作者简介：于磊，1984年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士研究生
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