[0021] > 波段數(shù)：180
[0022] >瞬時視場：lmrad
[0023] >成像視場：18度
[0024] >探測器規(guī)模：320X256
[0025] >低溫光學(xué)溫度：〈100K
[0026] >探測器工作溫度：〈60K
[0027] 本系統(tǒng)包括如下幾個部分：
[0028] 1)前置望遠(yuǎn)鏡
[0029] 前置望遠(yuǎn)鏡工作于常溫溫度（無須單獨(dú)制冷），采用三片式物鏡結(jié)構(gòu)，三片透鏡材 料均為鍺，望遠(yuǎn)鏡最后一片為低溫冷箱的真空窗口，望遠(yuǎn)鏡的參數(shù)如下：望遠(yuǎn)鏡焦距：30_
[0030]望遠(yuǎn)鏡口徑：12. 5mm
[0031] 光學(xué)相對孔徑（F#):2. 4
[0032] 觀測視場：18.1°
[0033] 2)低溫冷箱光譜儀
[0034] 低溫冷箱內(nèi)部部件工作于100K以下的低溫狀態(tài)，由兩臺中功率斯特林機(jī)械制冷 機(jī)提供冷源進(jìn)行制冷。系統(tǒng)分光部件處于低溫冷箱內(nèi)部（如圖1模塊5所示），分光部件采 用全反射式的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過狹縫1后的目標(biāo)全波段光信號在分光部件三反射鏡系統(tǒng)的主反射 鏡、次鏡、三鏡的作用下，以平行光形式入射到平面光柵，平面光柵的主要參數(shù)如下：
[0035] > 光柵尺寸：45mmX45mmX10mm;
[0036] >有效面積：40mmX40mm;
[0037] >光柵刻線：10線/mm;
[0038] > 閃耀波長：10. 2ym;
[0039] > 閃耀角：2.9±0. 1。。
[0040] 經(jīng)過平面光柵衍射后的光信號再依次經(jīng)過三反射鏡系統(tǒng)的三鏡、次鏡和主反射 鏡，會聚于分光部件的焦面位置，在系統(tǒng)光路的走向中，兩次用到了分光部件內(nèi)的同一個三 反射鏡系統(tǒng)，此三反射鏡系統(tǒng)即充當(dāng)準(zhǔn)直鏡又是會聚鏡，大幅縮小了光譜儀的結(jié)構(gòu)尺寸，也 進(jìn)而降低了低溫冷箱的實(shí)施復(fù)雜度。設(shè)計(jì)完成的分光部件參數(shù)如下：
[0042]
[0043] 3)熱紅外焦平面探測器組件
[0044] 選擇320X256規(guī)模HgCdTe材料的熱紅外焦平面探測器組件，該組件的焦面位置 放置于圖1所示的分光部件焦面位置7,其中熱紅外焦平面探測器的320方向?qū)?yīng)空間維， 256方向?qū)?yīng)光譜維。該探測器組件單獨(dú)采用一臺小型化斯特林制冷機(jī)對其進(jìn)行制冷，型號 為RM4-7i，使探測器工作于60K下的深低溫狀態(tài)，同時探測器組件和分光部件共用低溫冷 箱的同一個真空室。本方案采用的熱紅外焦平面探測器組件的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示：
[0045] 另外，在探測器光敏面之前設(shè)計(jì)有一冷屏及一低溫濾光片（帶通設(shè)置為8. 0~ 12. 5ym)，用于抑制探測器的在熱紅外譜段以外的響應(yīng)；
[0046] 4)實(shí)時定標(biāo)裝置
[0047] 熱紅外譜段（尤其是光譜信息）對溫度特性極為敏感，環(huán)境特性的稍微變化會引 起系統(tǒng)的整體響應(yīng)偏移，一般設(shè)置在軌實(shí)時定標(biāo)裝置對此加以修正。實(shí)時定標(biāo)裝置結(jié)構(gòu)如 圖1的模塊1所示，它是一個由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制平板黑體轉(zhuǎn)動的部件，在執(zhí)行定標(biāo)任務(wù)過程 中，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)帶動平板黑體充滿儀器的總視場進(jìn)行標(biāo)定，完成全路徑定標(biāo)，定標(biāo)的頻率根據(jù) 任務(wù)應(yīng)用需求制定。
[0048] 5)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)
[0049] 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)如圖2所示。總控模塊實(shí)現(xiàn)對熱紅外焦平面探測器的時序驅(qū) 動，探測器輸出的信號經(jīng)過信號放大、信號調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號緩存和輸出接口完成對探 測器信號的數(shù)據(jù)采集和傳輸，在整個過程中，主控模塊對各個部分進(jìn)行操控。
[0050] 表 1

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種實(shí)用型熱紅外高光譜成像儀載荷系統(tǒng)，包括實(shí)時定標(biāo)裝置（I)、前置望遠(yuǎn)鏡 (2)、低溫冷箱鍺窗口（3)、狹縫（4)、低溫光譜儀（5)、低溫冷箱（6)和熱紅外焦平面探測器 組件（7)，其特征在于： 目標(biāo)景物的熱紅外輻射光譜信息經(jīng)前置望遠(yuǎn)鏡（2)透過低溫冷箱鍺窗口（3)后會聚于 狹縫（4)處，之后經(jīng)過低溫光譜儀（5)的分光，將入射的目標(biāo)的熱紅外光譜信號均勻色散開 來，然后不同波段的光譜信息會聚于熱紅外焦平面探測器組件（7)對應(yīng)的焦面位置；系統(tǒng) 中的狹縫（4)、低溫光譜儀（5)、熱紅外焦平面探測器組件（7)均位于低溫冷箱（6)內(nèi)部，在 系統(tǒng)處于常溫常壓環(huán)境時，冷箱內(nèi)部為高真空狀態(tài)，其內(nèi)部部件由2臺斯特林制冷機(jī)閉環(huán) 制冷到100K，熱紅外焦平面探測器組件的光敏面由其自帶的小型制冷機(jī)制冷到60K;低溫 冷箱鍺窗口（4)位置位于低溫冷箱上，正對前置望遠(yuǎn)鏡，保證經(jīng)過前置望遠(yuǎn)鏡會聚的目標(biāo) 光信息進(jìn)入冷箱內(nèi)部不受遮擋，它采用真空法蘭和低溫冷箱進(jìn)行密封連接，工作于常溫狀 態(tài)；熱紅外高光譜成像儀載荷系統(tǒng)工作時，可以獲取的目標(biāo)一個掃描條帶的高光譜信息，通 過機(jī)載或者星載遙感平臺推掃的方式獲得目標(biāo)的三維圖譜信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)用型熱紅外高光譜成像儀載荷系統(tǒng)，它應(yīng)用于遙感領(lǐng)域。本發(fā)明涉及遙感領(lǐng)域的高光譜成像技術(shù)，它是一種利用低溫光學(xué)與特殊設(shè)計(jì)的熱紅外焦平面杜瓦組件抑制背景輻射，采用平面光柵設(shè)計(jì)的三反射復(fù)用結(jié)構(gòu)的熱紅外精細(xì)分光部件的集成系統(tǒng)，包括望遠(yuǎn)鏡、折轉(zhuǎn)鏡、三反射分光部件、熱紅外焦平面特殊組件、低溫光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明可搭載于飛機(jī)、衛(wèi)星及深空探測器等多遙感平臺，被動接收待測目標(biāo)的熱紅外輻射及光譜信息，得到目標(biāo)在8.0～12.5μm譜段的圖像及精細(xì)光譜信息。
【IPC分類】G01J3/28
【公開號】CN104897282
【申請?zhí)枴緾N201510295754
【發(fā)明人】王建宇, 李春來, 呂剛, 袁立銀, 金健, 陳小文, 劉恩光, 曾智江, 季鵬, 姬宏楨, 曹嘉豪
【申請人】中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月2日