紅外觀測是天文研究的重要手段。長久以來,我國紅外天文研究發(fā)展受限于優(yōu)良臺址和探測器的缺乏。國內(nèi)紅外探測器技術(shù)起步較晚且發(fā)展相對滯后,加上國外在紅外設(shè)備方面對中國的商業(yè)限制,使得我國紅外天文發(fā)展嚴(yán)重落后。
隨著近年來我國天文研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,中國天文界擁有紅外天文觀測能力的愿望也更加迫切。近期我國多項大型光學(xué)紅外天文觀測設(shè)備項目獲得天文界支持,為了保證這些大型設(shè)備建設(shè)成功后,順利高效地開展紅外觀測儀器的研制和紅外天文的觀測研究,必須對相關(guān)候選站址進(jìn)行紅外天光背景的測量。在紅外波段的天光背景輻射強(qiáng)度很大程度上限制著紅外望遠(yuǎn)鏡及其他觀測設(shè)備的一些重要性能,如巡天深度、能夠觀測的極限星等、天文成像系統(tǒng)曝光時間等。
由于地面大氣的吸收效應(yīng),地基紅外望遠(yuǎn)鏡只能從若干大氣窗口進(jìn)行觀測。2.5-5um是熱紅外波段的開始,是地面觀測的重要窗口L和M波段的所在區(qū)域。
圖1地面紅外可觀測波段
由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系“核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室” 王堅課題組帶領(lǐng)的光電探測技術(shù)團(tuán)隊經(jīng)過兩年的攻關(guān),根據(jù)InSb探測器在2.5-5um波段上高響應(yīng)的性能,利用線性可變?yōu)V波片在此波段線性可變的特點完成了此波段上連續(xù)掃描觀測的紅外天光背景測量儀。由于天光背景強(qiáng)度極其微弱,探測器輸出信號低于nA量級,采用鎖相放大技術(shù)成功提取出淹沒在噪聲中的信號;為了降低探測器暗電流的影響,探測器制冷到-150℃以下;為了克服由于儀器帶來的背景熱噪聲,進(jìn)行了適應(yīng)低溫的斬波器和光學(xué)設(shè)計。團(tuán)隊攻克了微弱信號檢測,高增益靈敏放大,暗流及背景噪聲抑制,高真空低溫封裝,高精度數(shù)字鎖相放大等關(guān)鍵技術(shù),相關(guān)成果于2020年8月13日發(fā)表在JATIS上【J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 6(3), 036001 (2020) 】。同時申請專利“用于窄波段連續(xù)紅外光譜掃描的天光背景測量裝置和方法”并獲得授權(quán),專利號:ZL201810845379.4
論文鏈接: https://doi.org/10.1117/1.JATIS.6.3.036001

圖2光學(xué)模型和測量儀外形
(核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室、近代物理系、科研部)
新聞鏈接:http://news.ustc.edu.cn/info/1055/72642.htm
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