资讯中心

　　【仪表网 仪表标准】近日，国家标准计划《X射线-极紫外波段成像仪器检测定标方法》编制完成并征求意见，时间截止到2023年3月30日。主要起草单位为中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等。
 

　　本文件规定了软X射线-极紫外波段(0.lnm~121nm)成像仪器地面检测定标的一般要求、测试项目、测试原理、测试设备、测试程序以及数据处理的要求。
 

　　本文件适用于软X射线-极紫外波段(0.1nm~121nm)光谱范围内应用的空间成像仪器(主要应用于太阳、地球空间环境、深空天文目标的成像〉的检测与定标工作。其他临近波段(远紫外、紫外)成像仪器及探测器的检测定标参照使用。
 

　　软X射线-极紫外成像仪器检测项目包括视场范围、像元角分辨率、光学角分辨率、光谱响应特性及有效探测面积。
 

　　视场范围是描述成像系统所能成像空间范围的指标参数，如果视场范围满足不了任务要求，将会导致目标成像不完整。像元角分辨率为焦平面探测器单个像元在物空间对应张角的大小。
 

　　软X射线-极紫外波段成像仪器光学系统一般由反射式光学系统和薄膜滤光片组成,其中薄膜滤光片厚度一般在百纳米级别，不影响系统的成像视场范围等几何参数。因此软X射线-极紫外波段成像仪器的成像视场范围主要由光机结构决定，与波长无关。为了减少视场范围测试的复杂度和时间周期，软X射线-极紫外波段成像仪器应在整机安装前置滤光片前、在大气环境下使用紫外光测量该项参数。
 

　　影响软X射线-极紫外波段成像仪器的光谱响应特性的光学元件主要有滤光片、反射镜及面阵探测器等光电元件。在软X射线-极紫外波段成像仪器整机集成前，通过测量各光学元器件的效率-波长分布曲线并相乘，可以得到系统的光谱响应率-波长分布曲线。利用光谱响应率-波长分布曲线，可以确定工作波长范围、带外抑制能力、带宽等仪器的光谱响应特性参数。
 

　　采用软X射线-极紫外波段单色仪对上述软X射线-极紫外波段光学元件性能参数进行测量。单色仪的波长覆盖待测仪器的光谱范围，光束经过单色仪分光后变成单色光，由高灵敏度探测器测量直射、反射或透射光信号，比对信号可以得到待测元件的反射率和透过率波长分布曲线。同样使用单色仪出射的单色光对探测器量子效率进行测试:由标准传递探测器标定单色光的照度，然后探测器对该单色光成像，比对单色光的照度和探测器图像灰度，可以得到探测器在该波长的量子效率。将测量成像仪器中所有光学元器件效率-波长曲线相乘，即可得到成像仪器整机的光谱响应曲线，此曲线可表征成像仪器的光谱响应特性。
 

　　软X射线-极紫外波段成像目标一般较为微弱，对该波段成像仪器的探测灵敏度有着极高的要求，因此需要一个参数可以表征，有效面积是表征成像仪器探测灵敏度最直观的参数。该参数为仪器光谱响应率与入瞳面积的乘积，而不同波长的光谱响应率在上述光谱中已经获取，因此只需要测量成像仪器的入瞳面积。采用千分尺测量光阑几何参数并计算面积，根据光阑与入瞳关系，由光阑几何面积计算入瞳面积。
 

　　成像仪器探测器及成像电子学在拍摄图像过程中会引入各种噪声，包括偏置电流、读出噪声、暗电流噪声和固定噪声。暗噪声定标的目的是标定成像探测器的各种噪声图像，包括偏置图像、读出噪声图像、暗电流图像和固定噪声图像(fixed-pattern noise,FPN)。其中，偏置电流独立于曝光时间，是叠加在成像电路输出上的一个直流量;读出噪声是一个随机噪声，需要多次采集并统计其噪声特性;暗电流是热噪声，大小随温度和曝光时间变化;固定噪声图像是成像探测器制作工艺导致的固定缺陷。定标时，在真空条件下将探测器温度降低至工作温度，探测器拍摄多幅0s曝光时间图像并求平均，即可得到偏置图像;将所有采集的0s曝光时间无光图像减去偏置图像得到多幅随机的读出噪声图像;对读出噪声图像相加求平均，得到固定噪声图像(FPN图像)﹔统计这些读出噪声图像中每个像元位置图像灰度的标准偏差，得到一幅表征探测器各像元读出噪声的读出噪声统计图像。
 

　　通过拍摄不同曝光时间的暗噪声图像，减去偏置图像和FPN图像，得到不同曝光时间下的暗电流图像，可以标定工作温度下探测器每个像元的暗电流情况。