红外天文学由多个领域衍生而来,包括天文学和天体物理学等。红外天文学通过红外波段的光谱信息来研究宇宙中各类天体、天文现象。红外波段的光谱范围非常广阔,其中,1～5um称为近红外;5～25um称为中红外;25～l000um称为远红外。根据维恩位移定律可知,天体温度越低则其辐射的峰值波长越大,处于红外波段。此外宇宙早期天体是了解宇宙起源、研究宇宙演变规律的重要资料,由于宇宙天体存在红移现象,越早期的天体,其辐射主体波长将被红移到红外波段。宇宙中存在的大量的冷天体对于拓展人类视野、丰富天文学理论具有非常重要的作用,因此红外天文技术对于天文学的发展意义重大。1um～5um红外波段是红外天文学研究的一个重要的波段。红外天空背景光辐射流量强度是地面红外天文观测的重要参数,尤其是对巡天望远镜的巡天深度,以及望远镜的红外光学成像系统的曝光时间、图像信噪比等指标造成非常大的影响。一个好的红外观测台址首先要进行红外天光背景的测量,只有红外天光背景低的台址才适合红外观测。因此,掌握天文台址的红外天光背景辐射信息是非常有必要的,将为未来的红外望远镜和观测设备的设计提供参考依据。不同台址、不同波段处的红外天光背景辐射参数对于相关的红外CCD相机系统研究以及红外巡天观测研究都是非常关键的。此外,红外天光背景值还可以为相关红外天文数据处理提供重要依据。我国长久以来缺乏好的红外天文观测台址和设备,限制了我国红外观测相关学科的发展。目前国内的各大天文观测台址,包括南极各个科考站,以及正在筹建的西藏阿里观测站,四川稻城观测站等,均还没有相关的红外天光背景测量数据。红外天光背景测量系统方面的研究亟待突破。本文针对这一问题,在不同的近红外波段选择最佳的单点红外探测器、结合相关模块设计,进行天光背景测量系统的关键技术研究。主要内容包括:光学,结构和电控,探测器及光学制冷,高增益电子学读出以及自动观测控制和操作软件的设计;基于InGaAs探测器设计JHKs波段近红外天光背景测量仪,进行露天测试、验证设备的整体性能,首次获得西藏阿里的JHKs波段红外天光背景数据并进行基本的数据分析;基于InSb探测器设计2.5～5um天光背景测量仪,进行关键技术研究、性能测试与数据分析。本论文的创新之处如下:(1)基于InGaAs探测器,进行J、H、Ks波段的近红外天光背景测量仪的关键技术研究,设计了相应的光学、结构、电子学系统、底层固件程序,完成了国内首台实用化的近红外天光背景测量仪的设计,并首次获得西藏阿里J、H、Ks波段的近红外天光背景亮度数据。(2)设计了针对无人值守条件下的、具备自动观测能力的软件控制系统,系统长期稳定运行并在西藏阿里天文台进行自动观测实验(半年以上)。(3)基于InSb探测器,设计了 2.5～5um波段红外天光背景测量仪,完成真空系统、超低温制冷、连续可变波长控制、微弱信号探测等关键技术的研究,并通过定标测试保证了系统的性能。