Прецизионная модель чёрного тела при температуре 200–450 К: метрологическое обеспечение оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли в инфракрасной области спектра

Исследованы вопросы радиометрической калибровки оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли в широком диапазоне спектральной плотности энергетической яркости. Представлен альтернативный метод передачи единицы спектральной плотности энергетической яркости от эталонного излучателя (модели чёрного тела) при температуре фазового перехода чистых металлов оптико-электронной аппаратуре дистанционного зондирования Земли в инфракрасном диапазоне длин волн свыше 2,5 мкм. Метод основан на ступенчатой передаче единицы спектральной плотности энергетической яркости от эталонного излучателя через прецизионную модель чёрного тела с высоким уровнем излучательной способности и широким диапазоном температур, идентичным диапазону температур широкоапертурной модели чёрного тела с диапазоном спектральной плотности энергетической яркости, требуемым для калибровки оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли. Разработана, исследована и откалибрована в диапазоне температур 200–450 К прецизионная модель чёрного тела ПМЧТ-60м с выходной апертурой диаметром 30 мм. При покрытии внутренней поверхности полости ПМЧТ-60м краской Aeroglaze Z306 расчётное значение эффективной излучательной способности ПМЧТ-60м составляет 0,9997. Описаны состав и конструкция ПМЧТ-60м. Такая прецизионная модель чёрного тела может работать как в условиях вакуума, так и в условиях инертного газа или атмосферного давления. Приведены метрологические характеристики ПМЧТ-60м, полученные при передаче единицы температуры от Государственного рабочего эталона нулевого разряда единицы температуры в диапазоне от 0 до 3000 °С 3.1.ZZA.0020.2015 с помощью компаратора на основе прецизионного пирометра TRTII (Heitronics Infrarot Messtechnik GmbH, Германия). По результатам калибровки в диапазоне температур 220–450 К поправка к показаниям температуры ПМЧТ-60м в диапазоне температур 223,15–450,15 К не превышала 39 мК. Результаты расчёта расширенной неопределённости в диапазоне температур 223,15–450,15 К не превышали 1 К. Нестабильность поддержания температуры ПМЧТ-60м, измеренная с шагом 10 с в течение 15 минут, не превышала 15 мК в рассматриваемом диапазоне температур. Представлены результаты расчёта спектральной эффективной излучательной способности ПМЧТ-60м, проведённые по программе STEEP3.

1. Морозова С. П., Саприцкий В. И., Гаврилов В. Р., Дунаев А. Ю., Бормашов В. С., Гектин Ю. М., Зорин С. М., Трофимов Д. О. Методы и средства предполетной радиометрической калибровки оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли в инфракрасном диапазоне спектра // Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли: Материалы XVII научно-технической конференции. Калуга: Манускрипт, 2021. С. 242–247.

2. Monte C., Gutschwager B., Morozova S. P., Hollandt J., International Journal of Thermophysics, 2009, vol. 30, рр. 203–219. https://doi.org/10.1007/s10765-008-0442-9

3. Хлевной Б. Б, Григорьева И. А., Ивашин Е. А., Огарев С. А., Саприцкий В. И. Реализация высокотемпературной реперной точки температурной шкалы на фазовом переходе метало-углеродного соединения DMOC-C // Измерительная техника. 2018. № 12. С. 22–26. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-22-26

4. Grigoryeva I. A., Khlevnoy B. B., Solodilov M. V., International Journal of Thermophysics, 2017, vol. 38, pp. 69. https://doi.org/10.1007/s10765-017-2203-0

5. Хлевной Б. Б., Сильд Ю. А., Матвеев М. С., Григорьева И. А., Фуксов В. М. Сравнительные исследования ампул реперной точки плавления эвтектики кобальт – углерод, созданных во ВНИИМ и ВНИИОФИ // Измерительная техника. 2013. № 1. С. 49–53. https://elibrary.ru/pvsyrt

6. Morozova S. P., Katysheva A. A., Panfi lov A. S., Krutikov V. N., Lisyansky B. E., Sapritsky V. I., Parfentyev N. A., Makolkin E. V., Mitrofanov B. D., International Journal of Thermophysics, 2014, vol. 35, рр. 1330–1340. https://doi.org/10.1007/s10765-014-1721-2

7. Ivanov V. S., Lisiansky B. E., Morozova S. P., Sapritsky V. I., Melenevsky U. A., Liang Yan Xi, Liang Pei, Metrologia, 2000, vol. 37, no. 5, pp. 599–602. https://doi.org/10.1088/0026-1394/37/5/58

8. Persky M. J., Review of Scientifi c Instruments, 1999, vol. 70(5), pp. 2193–217. https://doi.org/10.1063/1.1149739

9. Best F. A., Revercomb H. E., Knuteson R. O., Tobin D. C., Ellington S. D., Werner M. W., Adler D. P., Garcia R. K., Taylor J. K., Ciganovich N. N., Smith Sr. W. L., Bingham G. E., Elwell J. D., Scott D. K., Proc. SPIE 5655, Multispectral and Hyperspectral Remote Sensing Instruments and Applications II, (20 January 2005), https://doi.org/10.1117/12.579017

10. Sapritsky V. I., Prokhorov A. V., Metrologia, 1992, vol. 29, pp. 9–14. https://doi.org/10.1088/0026-1394/29/1/003