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随着我国遥感事业的不断发展,越来越多的光谱仪和成像光谱仪被送入太空,广泛地应用于军事、民用以及科学研究领域,具有重要意义。在自然界中有许多现象都反映在紫外-真空紫外波段,如太阳的紫外光谱反映着太阳的物理构成及其变化规律,地球的大气气辉和极光等也是太阳辐射和地球大气相互作用的表现,宇宙中的许多恒星,其温度都很高,辐射峰值多在紫外-真空紫外谱区。因此,紫外-真空紫外波段的空间遥感探测对认识太阳和地球大气以及宇宙空间具有重要的应用价值。本论文第一章介绍了国外太阳和地球大气的紫外遥感现状以及国内紫外遥感的发展。我国紫外光谱遥感仪器研制经历了从地面样机到气球搭载,再到星载的过程,已研制成星载太阳紫外光谱监视器,并成功地搭载神州三号飞船进行了飞行试验。本论文第二章简要讨论了太阳紫外光谱监视器的结构、性能、主要技术指标、工作方式及在轨工作状态。通过太阳紫外光谱在大气中的传输及后向散射的计算,对太阳紫外光谱及太阳后向散射紫外光谱的变化范围有了了解。通过进一步光谱辐射在仪器中的传输的计算,估算仪器的输出信号电流,从而对整个测量过程进行了描述和估算。星载太阳紫外光谱监视器没有内定标系统,需要在发射前进行地面辐射定标,标准光源和漫反射板是定标装置中重要的组成部件,本论文第三章介绍了紫外-真空紫外辐射标准,壁稳氩弧及同步辐射辐射标准。给出了作为传递标准光源的氘灯的光谱分布及影响精度的因素。研究了漫反射板的制作及其性能,引入了描述材料漫反射的物理量和理想漫反射板-朗伯表面,然后从朗伯特性出发,研究了自制的硫酸钡漫反射板的定向-半球反射率和双向反射分布函数,给出了它与朗伯漫反射板的比较结果。铝漫反射板作为一个漫反射光学元件安装在太阳紫外光谱监视器的入射狭缝前,太阳紫外光谱监视器在轨测量时,太阳辐射入射到铝漫反射板后进入入射狭缝,光谱辐照度的角度是变化的,本章测量了铝漫反射的相对双向反射分布函数,研究了镀膜(Al+MgF2)前后光谱反射率的变化,漫反射的光谱特性及漫反射板表面粗糙度对相对双向反射分布函数的影响,使得测量数据反演成为可能。第四章在对标准光源和漫反射板的研究基础上,建立了定标装置,对太阳紫外光谱监视器进行了地面辐射定标。地面辐射定标分为光谱辐照度定标和光谱辐亮度定标。光谱辐照度定标中选用了卤钨灯作为250nm~400nm标准光源,氘灯作为200nm~300nm的传递光源。采用漫反射板方法标定了太阳紫外光谱监视器的光谱辐亮度。通过积分的方法分析了光谱辐亮度标定装置中标准灯、朗伯漫反射板以及光谱仪的入射狭缝等对定标结果的影响,得出了最佳标定条件。实验中采用微积分方法解决了点光源照明漫反射板的光谱辐照度不均匀的问题,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士学位论文获得了较精确的光谱辐亮度响应度。根据太阳紫外光谱监视器的地面标定结果,对从神舟三号上下载的测量数据进行处理获得了地外太阳紫外光谱辐照度和地球大气后向散射光谱辐亮度,与国际上的测量结果对比相对误差在10%以内。 第五章对空间成像光谱技术进行了初步研究。在成像光谱技术发展过程中,阿达码变换成像光谱技术是一种调制成像的光谱技术,它采用单个分立的探测器通过编码和解码,可以对被测物体成光谱图像。介绍了阿达码变换成像光谱仪的结构和工作原理。阿达码变换成像光谱仪的关键元件是编码模板,给出了应用计算机技术、光刻技术等先进技术制作编码模板的方法,并应用该方法制作了31 x33码元二维移动方式下的空间编码模板,31 x33码元一维移动方式下的空间编码模板,以及63码元的光谱编码模板等。模拟分析了编码模板的误差对光谱图像及像元光谱的影响,发现若码元有5%的误差,则点单色图像的测量结果就会产生50%左右的误差。最后讨论了阿达码变换成像光谱仪的应用局限性,其成像时间长;像元大小受编码模板的码元限制,空间分辨率不高。 论文第六章总结了本论文的所做工作,并提出了有待进一步研究的问题。为以后的紫外一真空紫外光谱技术的研究提出了参考意见。