针对我国短波紫外光谱辐射照度测量能力缺失的问题, 基于高温黑体辐射源, 2017年中国计量科学研究院NIM自主研制了200~400 nm光谱辐射照度国家基准装置。 组建氘灯副基准灯组, 实现基准量值的独立复现、 保存和传递。 在国内形成了以氘灯为传递标准的光谱辐射照度计量基标准和量传体系, 为各应用领域提供最高溯源标准。 针对基准系统中温度测量、 带宽、 信噪比、 荧光等主要误差源, 逐一突破关键测量技术, 提升基准的测量准确度: 将高温黑体的温度测量直接溯源至铂-碳Pt-C和铼-碳Re-C固定点黑体, 采用钨碳-碳WC-C高温共晶点测温技术进行验证, 在3 021 K固定点与俄罗斯计量院VNIIOFI的偏差仅0.07 K, 将200 nm的测量不确定度减小0.2%; 针对黑体和氘灯光谱形状显著差异导致的光谱带宽误差, 提出基于微分求积的七点带宽修正法, 在200 nm, 误差减小0.86%; 提出绝对和相对互补型测量原理, 将200 nm的测量重复性误差减小约20倍; 采用选择性滤波技术, 成功消除系统内荧光对测量结果的影响。 3 021 K时黑体温度的测量不确定0.64 K, 腔底不均匀性小于0.17 K, 测量期间黑体温度漂移小于0.2 K, 双光栅单色仪的波长误差不超过±0.01 nm。 氘灯副基准的标准测量不确定度为: 200~250 nm, Urel=4.0%~1.3%; 250~330 nm, Urel=1.3%~1.2%; 330~400 nm, Urel=1.2%~1.9%, 整体技术指标达到国际先进水平。 研究成果填补了200~400 nm基于氘灯的光谱辐射照度国家基准的空白, 使我国具备能力参加国际计量局组织的CCPR-K1.b国际关键比对, 与传统以卤钨灯为传递标准的光谱辐射照度国家基准实现了有效衔接。 在250~400 nm重合波段, 两种传递标准量值的平均相对偏差为0.39%, 在声称的不确定度范围内一致。

傅里叶红外光谱仪(FTIR)光谱响应度的标定工作是FTIR红外光谱精准测量的基础。基于中国计量科学研究院(NIM)的ThermoGage HT9500型高温基准黑体辐射源, 对NIM搭建的FTIR高温黑体红外辐射特性测量系统的光谱响应度, 通过分段线性标定法进行了标定实验。建立并描述了FTIR测量高温黑体红外辐射特性系统响应度函数标定模型, 并通过测量的黑体辐射源在1 273~1 973 K温区、1~14 μm宽频谱内的红外光谱, 对FTIR测量系统的光谱响应度进行了标定实验研究。结果表明: 分段线性标定FTIR红外光谱测量系统方法具有良好可靠性。1 373~1 873 K温区的测量光谱与基于黑体标定的计算光谱在1~14 μm频谱内平均偏差优于1%, 黑体光谱辐射亮度峰值波长上反演得到的黑体计算温度与实际温度偏差优于0.45%。

在地外太阳光谱辐照度测量和大气定量遥感等项研究的推动下, 近二、 三十年, 国际上光谱辐射计量技术发展十分迅速。 基于先进的高温技术、 优异的高温热解石墨材料和独特的设计, 全俄光学物理测量研究所(VNIIOFI)研制出温度高达3 200～3 500 K、 具有高均匀性和高稳定性的大面积普朗克高温黑体光源。 基于低温绝对辐射计的滤光片辐射计迭代测温技术, 使高温黑体温度测量不确定度小于0.5 K。 在德国物理技术研究院(PTB), 将这种高温黑体直接用于国际空间站地外太阳光谱测试仪器(SOLSPEC)的辐射定标, 定标综合不确定度小于0.5%～1%。 2008年德国物理技术研究院(PTB)建成名为计量光源(MLS)的新一代专用同步辐射存储环并投入使用。 为调节同步辐射的光谱分布, 稳态下其能量可设置为105～630 MeV任意值, 相应特征波长随之从735 nm改变至3.4 nm。 为在不改变光谱分布情况下改变光强, 电子束流可调节 11个量级, 即从 1个存储电子(相当于1 pA)到200 mA。 美国国家标准技术研究院(NIST)在同步辐射紫外辐射装置(SURF Ⅲ)3号光束线上建立了使用同步辐射的光谱辐照度定标装置(FICUS), 为紫外传递标准光源定标, 光谱范围200～400 nm, 相对测量不确定度1.2% (k=2)。 新一代同步辐射装置为地外太阳光谱辐照度测量仪器, 如SUSIM, SOLSTICE, SBUV, SIM和SOLSPEC等, 短波段高精度辐射定标奠定了技术基础。 该文描述新型高温黑体和同步辐射装置的建立与发展, 光谱辐照度和光谱辐亮度标准的传递及国际比对并评述它们在太阳光谱辐照度测量中的应用。

对人工紫外辐射源的发展现状进行了回顾，按其发光原理进行了分类。首先介绍了气体放电灯中的汞灯、氘灯和氙灯的发光机理及其光谱分布，其次对紫外激光器、卤钨灯、紫外发光二极管与高温黑体工作原理及特点进行了描述。最后对各种人工紫外辐射源的特点及应用进行了统计，并对其发展前景进行了展望。

中国计量科学研究院引进了高温黑体BB3500M作为新的光谱辐射照度基准光源。黑体BB3500M包括辐射腔体和温度反馈系统。辐射腔体由一系列高温热解石墨环组成,可以加热至3 500 K。在光谱辐照度测量中,高温黑体的性能参数和温度测量至关重要。对于黑体的性能参数,着重考察了黑体温度的稳定性和腔底温度的均匀性。在将高温黑体的光谱辐射照度传递给工作标准灯时,黑体的温度可能发生改变。实验观测了一小时内黑体的温度漂移情况。当高温黑体加热至3 016 K时,采用温度反馈系统的BB3500M稳定在±0.3 K。实验光路中设置了限制光栏,用于屏蔽来自黑体腔壁的辐射。黑体腔底辐射环的温度均匀性优于0.2 K。在温度测量中,2 473 K以下的温度可以直接溯源到中国计量科学研究院热工处,对于更高温度的测量需要进行温度延伸。文中从普朗克公式出发,通过多波长亮度比较法进行了温度延伸。实验先在低温区进行延伸证实了方法的可能性,然后进行了高温区的温度延伸。