高精度紫外探测器定标测试方法

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1、第27卷第2期航天器环境工程2010年4月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERnNG169高精度紫外探测器定标测试方法邵秀梅L2，陈郁L2，陈新禹1'2(1．中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室，上海200083；2．中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料和器件重点实验室，上海200083)摘要：文章研究分析了紫外电学定标探测器的主要光电不等效因素，并建立了基于紫外电学定标探测器的紫外辐射定标系统。在此基础上，利用紫外探测器定标测试平台，开展了紫外探测器的测试方法研究，响应率定标的总不

2、确定度为3％一5％，相对光谱测试的总不确定度为3％。关键词：紫外探测器；辐射定标；光电吸收测量；单色仪；辐射计中图分类号：TH744．42文献标识码：8文章编号：1673-1379(2010)02-0169-04DoI：10．39698．issn．1673—1379．2010．02．009l引言自20世纪90年代以来，宽禁带半导体材料、发光器件、紫外器件展现出重大应用价值和广阔的发展前景，随着发光器件和紫外器件的发展与应用，必须对紫外器件进行精确的光学定标。辐射定标主要有两类标准：(1)基于光源的标准，常用的是黑体和同步辐

3、射，红外波段的辐射标准通常采用黑体，紫外波段的辐射标准常采用同步辐射光源；(2)基于探测器的标准，主要有自定标探测器和电替代式辐射计两种，自定标探测器是基于量子效率达到100％的探测器【l】，电替代式辐射计(electricalsubstitutionradiometer，ESR)的原理是光辐照与电加热引起同样的温升效应，两者替代升温，当温升效应相同时，认为光功率与电功率等效f2】。电替代式定标的精度取决于电流、电压的精确测量和光、电的等价效应。电学定标辐射计是一种在室温工作的ESR，采用热传感器作为接收器件，通过对电加热

4、功率的测量实现对光辐射功率的计量。早期的热传感器为热电堆，响应慢，有效面积上的响应均匀性差，误差较大。电学定标热释电辐射计(electricallycalibratedpyroelectricradiometer，ECPR)是采用热释电探测器作为热传感器的绝对辐射计，也是基于光辐射功率和电加热功率的等效，以电功率的测量来替代光辐射功率的测量。美国NIST(当时为NBS)的RobertJ．Phelan在1972年研制出ECPRl3】。虽然ECPR的精度没有ESR高，但其不涉及超低温、高真空、超导等先进技术，能在室温下工作，灵

5、敏度高。所以，美国NIST[4‘51、德国PTB[6】等国际权威计量实验室一直持续着这方面的研究工作。对于紫外探测器的定标测试，目前国内相关的科研机构或生产单位大多采购日本Hamamatsu公司研制并标定的硅器件作为传递工作标准，或采用低温辐射计对硅器件进行标准传递，然后对待测紫外探测器进行光谱定标或响应率定标测试。合肥国家同步辐射实验室与计量实验站利用光谱辐射标准开展了基于同步辐射光源的紫外辐射定标和紫外探测器定标的相关研究。本文研究的是一种基于紫外电学定标探测器的紫外辐射定标方法，是建立在光电等效基础上的能在室温下工作

6、的绝对定标方法。具有特殊结构的热释电探测器对紫外辐射和电加热都能响应，并可将紫外辐射功率的测量转换为电加热功率的测量。建立了基于紫外电学定标热释电探测器的辐射定标系统，在此基础上建立高精度紫外探测器定标测试平台，开展紫外探测器的定标测试方法研究，并正在申请建立国家测试标准。收稿日期：2009．09．18；修回日期：2010．03．16基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目“基于传感器的紫外辐射定标及器件光电等效机理研究一(项目编号：60708028)作者简介：邵秀梅(1978-)，女，博士学位，副研究员，主要从事光传感

7、器相关的科研工作。E-mail：shaoxm@lmil．s卸．∞．Oll。170航天器环境工程2010年第27卷2紫外电学辐射定标2．1紫外电学定标探测器本文研究的紫外电学定标探测器是一种具有特殊结构的热释电探测器，其光敏元表面覆盖的吸收膜既能吸收光辐射，又能作为电加热电阻，光辐射加热和电加热都能使器件产生热释电信号，芯片结构见图l。芯片材料采用LiTa03，尺寸为14nlnlx18mm，光敏元尺寸为lOmmxlomm，晶片经过研磨抛光后的厚度为80pm。芯片采用悬空结构，将芯片的边缘部分固定在支架上，光敏元悬空，选用双列

8、直插管壳封装，管壳材料为柯伐，表面镀金，光阑尺寸为4,811Tnl。经过修正之后，7GLTA-004#光电等效的不确定度为2％。表17GLTA．004#的光电不等效误差及修正系数TablelThemainerrorsof7GUrA一004#duetooptical-electricalnonequiva