2.5~5微米波段紅外天光背景測量儀

中國科學技術大學近代物理系核探測與核電子學國家重點實驗室王堅課題組經過兩年攻關，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、高精度數字鎖相放大等關鍵技術，成功研制出2.5~5微米波段紅外天光背景測量儀。相關成果日前發(fā)表在《天文望遠鏡儀器和系統(tǒng)雜志》上。
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。國內紅外探測器技術起步較晚且發(fā)展相對滯后，加上國外在紅外設備方面對中國的商業(yè)限制，使得我國紅外天文發(fā)展嚴重落后。
　　　　　　　隨著近年來我國天文研究領域的不斷擴展，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紅外天文觀測設備項目獲得天文界支持，為了保證這些大型設備建設成功后，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，必須對相關候選站址進行紅外天光背景的測量。在紅外波段的天光背景輻射強度很大程度上限制著紅外望遠鏡及其他觀測設備的一些重要性能，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，地基紅外望遠鏡只能從若干大氣窗口進行觀測。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
王堅課題組帶領的光電探測技術團隊根據InSb探測器在2.5~5微米波段上高響應的性能，利用線性可變?yōu)V波片在此波段線性可變的特點，成功研制出此波段上連續(xù)掃描觀測的紅外天光背景測量儀。
　　　圖2光學模型和測量儀外形
由于天光背景強度極其微弱，探測器輸出信號低于nA量級，他們采用鎖相放大技術成功提取出淹沒在噪聲中的信號。為降低探測器暗電流的影響、克服背景熱噪聲，他們還將探測器制冷到-150℃以下，并進行了適應低溫的斬波器和光學設計。