【摘 要】
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为了实现地球上空中间层层顶和低热层MLT(Mesosphere and Lower Thermosphere,60-120 km)区域大气的温度和风速的同时探测,课题组研发了一台地基气辉成像干涉仪GBAⅡ(Ground-
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为了实现地球上空中间层层顶和低热层MLT(Mesosphere and Lower Thermosphere,60-120 km)区域大气的温度和风速的同时探测,课题组研发了一台地基气辉成像干涉仪GBAⅡ(Ground-Based Airglow imager interferometer),GBAⅡ以97km处的O(1S)557.7 nm气辉谱线和94 km处的02(0-1)867.7 nm的旋转谱线作为探测光源,将具备视场展宽能力的广角迈克尔逊干涉仪测风与具备空间光谱扫描能力的窄带干涉滤光片的转动谱线测温相结合,通过气辉的成像干涉探测90-100km范围内的大气风速和温度。本文对气辉O2(0-1)的体发射率进行理论和实验方面研究。1.根据Barth机制,从理论上导出气辉O2(0-1)带867.7 nm体发射率的计算公式及其相关量之间的关系,得出地球上空94km处O2(0-1)的体发射率为4041photons cmn-3s-1,通过MATLAB编程拟合得到体发射率随高度的分布廓线。2.研究了气辉强度随高度的变化规律,在地球上空75-95km处,气辉867.7 nm的O2(0-1)带的光强逐渐增大,在94km处基本收敛,通过MATLAB编程拟合得其值约为6000R,为GBAⅡ的实验探测提供了理论依据。3.研究了气辉O2(0-1)带867.7 nm经过大气传输的透过率,理论计算出大气透过率为0.24,气辉传输到地面上的光子数等于体发射率乘以大气透过率,即传输到地面的O2(0-1)的体发射率的理论值为970 photons cm-3 s-。4.通过改进GBAⅡ前后的个别器件,对GBAⅡ的两次实验测试,得到地球上空94km处O2(0-1)的体发射率分别为887photons cm-3 s-1和928photons cm-3 s-1,两次实验结果的相对误差由8.5%提高到4.3%.改进后的测量误差接近于高光谱多普勒成像干涉仪HRDI(high-resolution Doppler imager)从80到 100 km测量误差3%.
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