PDF《低温辐射计热结构设计与分析*》

? ? 低温辐射计热结构设计与分析* 庄新港1)2)?????刘红博1)2)????张鹏举1)2)????史学舜1)2)???? 刘长明1)2)????刘红元1)2)????王恒飞1)2) 1)?(中国电子科技集团公司第四十一研究所,?青岛 266555) 2)?(国防科技工业光电子一级计量站,?青岛 266555) (2018?年10?月21 日收到;

?2019?年1?月7日收到修改稿) 低温辐射计利用低温超导下的电替代测量原理,?将光辐射计量溯源到可以精确测量的电参数测量,?是目 前国际上光功率测量的最高基准.

?本文实验研究了低温辐射计的热路结构,?系统分析了腔体组件与热链材料 的热学特性对低温辐射计响应率和时间常数特性参数影响的机理.?在此基础上,?设计了由黑体腔、热链和支 撑结构组成的热结构机械件,?搭建了低温辐射计特性参数测试系统,?并针对 OHFC 铜、6061 铝、304 不锈钢 和聚酰亚胺四种不同热链材料测试了低温辐射计的时间常数和响应率,?时间常数跨度为 23―506?s,?响应率 跨度为?35.5―714.8?K/W.?结果表明,?在腔体组件确定的情况下,?通过调节热链的材料和结构,?可以实现对 低温辐射计特性参数的调控.?实验结果对低温辐射计特性参数指标分配和指导下一代低温辐射计的研制具 有一定参考价值. 关键词:低温辐射计,?热结构,?时间常数,?响应率 PACS:06.20.Cf,?07.60.Cj,?42.79.Ce DOI: 10.7498/aps.68.20181880 1???引言低温辐射计是目前国际上测量光功率的最高 基准,?它利用低温超导下的电替代测量原理,?将光 辐射计量溯源到可以精确测量的电参数测量,?可以 实现对光辐射功率的绝对测量,?测量不确定度达 到10C5 量级,?并在 高分探测 、 探月工程 、 军事 对抗 等国防军工领域发挥了重要基础性作用[1?4]. 自20 世纪

80 年代初,?英国国家物理研究所[5] 和美国国家计量标准实验室 (NIST)[6,7] 等国际领 先的计量机构就已开展了低温辐射计的研制工作, 并且朝着更低的光功率检测下限和更宽的光谱范 围不断发展.?例如,?当前 NIST 研制出的第三代 pW 低温辐射计,?噪声等效功率达到 6.5?fW/Hz1/2[8];

法国天体物理与空间研究所于

2009 年研制出一种 可探测动态范围在 150―11000?eV 的远紫外到 X 射线波段低温电替代的高精度辐射计[9] ;

?加拿大 国家研究院于

2018 年初报道了一种基于激光驱动 光源的光谱型低温辐射计,?可同时实现 300―1000?nm 范围内任意波长点下光辐射功率的绝对校准,?测量 不确定度达 0.011%[10].?在国内,?中国科学院长春光 学精密机械与物理研究所开展了空间太阳光谱辐 照度绝对辐射计的研究工作[11,12],?中国科学院高能 物理研究所研制出了软 X 射线低温辐射计 [13].?另外,?中国计量科学研究院 [14,15]、中国科学院安徽光 学精密机械与物理研究所 [16,17] 和中国电子科技集 团公司第四十一研究所 (中国电科

41 所)[18,19] 等少 数研究机构从国外引进了不同型号的光学计量用 低温辐射计开展紫外到长波红外波段绝对光谱响 ? *??国防技术基础 (批准号:?JSJL2016210A001) 资助的课题. ???通信作者.?E-mail:[email protected] ??2019?中国物理学会??Chinese?Physical?Society http://wulixb.iphy.ac.cn 物?理?学?报???Acta??Phys.??Sin.???Vol.?68,?No.?6?(2019)????060601 060601-1 应率校准技术研究.?该类光学计量用低温辐射计至 今尚无国产替代产品,?且探测功率在 nW 及以下低 温辐射计西方国家对我国禁运.?中国电科